RU2781858C1 - Neutron detector with solid and liquid moderators for measuring neutrons in various energy ranges - Google Patents

Neutron detector with solid and liquid moderators for measuring neutrons in various energy ranges Download PDF

Info

Publication number
RU2781858C1
RU2781858C1 RU2022105134A RU2022105134A RU2781858C1 RU 2781858 C1 RU2781858 C1 RU 2781858C1 RU 2022105134 A RU2022105134 A RU 2022105134A RU 2022105134 A RU2022105134 A RU 2022105134A RU 2781858 C1 RU2781858 C1 RU 2781858C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detector
moderator
solid
liquid
neutron
Prior art date
Application number
RU2022105134A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мелахат Билге ДЕМИРКЁЗ
Чагры ЯЗГАН
Original Assignee
Орта Догу Текник Университеси
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Орта Догу Текник Университеси filed Critical Орта Догу Текник Университеси
Application granted granted Critical
Publication of RU2781858C1 publication Critical patent/RU2781858C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: neutron radiation measurement.
SUBSTANCE: invention relates to the field of measurement of neutron radiation. The detector contains a cylindrical chamber (1) for the movement of a solid moderator, a detector measuring chamber (2) and a chamber (3) containing a liquid moderator, which are installed on top of each other. The detection measuring chamber (2) contains a detector (4) in the center and a tungsten shell (9) that provides protection of the detector surrounding it from gamma radiation. The lever (5) for moving the solid moderator is attached to the solid moderators (7) and therefore allows them to move along the vertical axis.
EFFECT: improving the accuracy of neutron measurements in various energy ranges.
11 cl, 8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к детектору, задача которого заключается в том, чтобы обеспечить переменный слой твердых и жидких замедлителей и, следовательно, измерять нейтронное излучение в различных энергетических диапазонах посредством программирования перед измерением или удаленного управления в процессе измерения.The present invention relates to a detector whose task is to provide a variable layer of solid and liquid moderators and therefore measure neutron radiation in different energy ranges by programming before the measurement or by remote control during the measurement.

Уровень техникиState of the art

Основная задача нейтронных детекторов представляет собой уменьшение энергии нейтронов, принимаемых детектором, посредством осуществления рассеяния. В таком случае решение представляет собой необходимость замедления нейтронов до низкого энергетического уровня, так называемого теплового энергетического уровня, чтобы обеспечить их захват. В противном случае нейтроны, энергия которых не будет снижена до данного уровня, не будут захвачены и выйдут из детектора без захвата, и, следовательно, пользователь не может измерять указанные нейтроны в среде. Для этой цели материалы, называемые замедлителями, используются в наружном слое нейтронных детекторов. Нейтрон в среде сначала проходит через этот материал и после потери своей энергии поступает в главную детекторную трубку.The main task of neutron detectors is to reduce the energy of neutrons received by the detector through scattering. In such a case, the solution is the need to slow down the neutrons to a low energy level, the so-called thermal energy level, in order to capture them. Otherwise, neutrons whose energy will not be reduced to this level will not be captured and will leave the detector without capture, and, therefore, the user cannot measure these neutrons in the medium. For this purpose, materials called moderators are used in the outer layer of neutron detectors. A neutron in the medium first passes through this material and, after losing its energy, enters the main detector tube.

Требуемая интенсивность взаимодействия нейтрона для уменьшения его энергии до теплового энергетического уровня, который представляет собой измеряемый уровень, варьируется в зависимости от величины его исходной энергии. Поскольку нейтрон, который имеет высокую энергию, осуществляет рассеяние в большей степени, следовательно, его энергия может уменьшаться до теплового энергетического уровня, по сравнению с нейтроном, имеющим меньшее количество энергии. Для высокоэнергетических нейтронов требуется замедление посредством слоя замедлителя большей толщины.The required intensity of neutron interaction to reduce its energy to the thermal energy level, which is the measured level, varies depending on the value of its initial energy. Since the neutron, which has a high energy, scatters to a greater extent, therefore, its energy can decrease to a thermal energy level, compared to a neutron, which has a lower amount of energy. High-energy neutrons require moderation by means of a thicker moderator layer.

В разнообразных приложениях, таких как ускорители частиц, применение которых постепенно становится все более распространенным, а также атомные электростанции, производится вторичное нейтронное излучение в широком энергетическом диапазоне. В этом контексте известно, что измерения, осуществляемые посредством применения детекторов, содержащих толстый слой единственного и неподвижного замедлителя, оказываются непригодными для счета большинства указанных нейтронов.In a variety of applications, such as particle accelerators, the use of which is gradually becoming more common, and nuclear power plants, secondary neutron radiation is produced in a wide energy range. In this context, it is known that measurements made using detectors containing a thick layer of a single and fixed moderator are unsuitable for counting most of these neutrons.

В большинстве нейтронных детекторов, которые в настоящее время находят промышленное применение, оказываются предпочтительными замедлители фиксированного размера или наборы замедлителей, имеющие различные толщины. В таких случаях нейтроны, которые не имеют достаточную энергию, чтобы проходить через слой замедлителя, оказываются неспособными поступать в главную детекторную трубку, в которой должно быть осуществлено измерение. Даже несмотря на то, что они могут проходить через слой замедлителя, нейтроны, которые имеют высокую энергию и не замедляются до измеримого энергетического уровня, выходят из детекторной трубки без захвата.In most neutron detectors currently in commercial use, fixed-size moderators or moderator arrays of varying thicknesses are found to be preferred. In such cases, neutrons that do not have sufficient energy to pass through the moderator layer are unable to enter the main detector tube in which the measurement is to be made. Even though they may pass through the moderator layer, neutrons that are high in energy and are not moderated to a measurable energy level exit the detector tube uncaptured.

На предшествующем уровне техники находит применение нейтронный детектор модели FHT 762 Wendi-2, который поставляет компания Thermofisher. В указанном детекторе в качестве замедлителя используется твердый материал, имеющий толщину стенки 22 см. При таком конструкционном подходе с учетом вышеупомянутого описания детектор имеет низкую чувствительность.The prior art finds use in the neutron detector model FHT 762 Wendi-2, which is supplied by Thermofisher. In this detector, a solid material having a wall thickness of 22 cm is used as a moderator. With this design approach, taking into account the above description, the detector has a low sensitivity.

Другой нейтронный детектор, который находит применение на предшествующем уровне техники, представляет собой нейтронный зонд Microspec от компании Bubble Technology Industries. В этой конструкции используются два детектора, которые имеют различные толщины замедлителя, чтобы увеличивать энергетический диапазон измерения. В этом случае повышается степень чувствительности измерения детектора, однако при этом все же оказывается невозможным измерение в широком энергетическом диапазоне.Another neutron detector that finds use in the prior art is the Microspec neutron probe from Bubble Technology Industries. This design uses two detectors that have different moderator thicknesses to increase the energy range of the measurement. In this case, the degree of sensitivity of the detector measurement is increased, but it still turns out to be impossible to measure in a wide energy range.

Другие конструкции, которые находят промышленное применение и удовлетворяют требованиям к детекторам, имеющим различные толщины замедлителей, представляют собой детекторы, в которых толщина замедлителя может изменяться посредством применения множества детекторов, окруженных замедлителями, имеющими различные толщины, или эти изменения могут быть осуществлено пользователями в ручном режиме.Other designs that find industrial application and meet the requirements for detectors having different moderator thicknesses are detectors in which the moderator thickness can be changed by using a plurality of detectors surrounded by moderators having different thicknesses, or these changes can be made manually by users. .

Другие спектрометры, используемые на предшествующем уровне техники, представляют собой сферический спектрометр Bonner от компании Else Nuclear и нейтронный спектрометр Nested от компании Detec. Если рассмотреть помещение, которое они занимают, их массы и трудности в эксплуатации, становится очевидным, что было бы непрактичным осуществлять измерений нейтронов с применением указанных детекторов. В случае нейтронного спектрометра Nested пользователь должен входить в облучаемое помещение и заменять замедлитель после каждого измерения. В этом случае продолжительность измерения должна быть увеличена, чтобы можно было осуществлять измерения в широком энергетическом диапазоне. Кроме того, поскольку уровень излучения в облучаемом помещении не снижается резко до нуля немедленно после завершения процесса облучения, вход в облучаемое помещение оказывается несоответствующим в отношении радиационной безопасности.Other prior art spectrometers are the Bonner Spherical Spectrometer from Else Nuclear and the Nested Neutron Spectrometer from Detec. Considering the space they occupy, their mass and the difficulties in operation, it becomes obvious that it would be impractical to carry out neutron measurements using these detectors. In the case of the Nested neutron spectrometer, the user must enter the irradiated room and change the moderator after each measurement. In this case, the duration of the measurement must be increased so that measurements can be made over a wide energy range. In addition, since the level of radiation in the irradiated room does not drop sharply to zero immediately after the completion of the irradiation process, entering the irradiated room is inappropriate in terms of radiation safety.

Другой спектрометр, используемый на предшествующем уровне техники, представляет собой вращающийся нейтронный спектрометр, который производит компания Bubble Technology Industries. Эта конструкция осуществлена посредством расположения семи индивидуальных детекторов с различными толщинами замедлителя во вращающейся системе. Хотя по сравнению с другими конструкциями эта конструкция оказывается более успешной, поскольку она может осуществлять измерение в тепловом энергетическом диапазоне до 4,5 МэВ, такой энергетический диапазон все же оказывается недостаточным для большинства приложений, в которых образуются вторичные нейтроны. Кроме того, данная система не может обеспечивать разнообразие в соответствии с требованиями пользователей. В течение процесса вращения разрешение измерений будет снижаться в зависимости от детекторов, находящихся в различных облучаемых зонах первичной зоны облучения.Another spectrometer used in the prior art is a rotating neutron spectrometer manufactured by Bubble Technology Industries. This design is achieved by arranging seven individual detectors with different moderator thicknesses in a rotating system. Although this design is more successful than other designs because it can measure in the thermal energy range up to 4.5 MeV, this energy range is still insufficient for most applications in which secondary neutrons are produced. In addition, this system cannot provide variety in accordance with the requirements of users. During the rotation process, the measurement resolution will decrease depending on the detectors located in different irradiated areas of the primary irradiation zone.

Другое изобретение, известное из предшествующего уровня техники, представляет собой патентный документ под номером US 20180224565. При анализе указанного патентного документа можно видеть, что поставленная задача заключается в том, чтобы предложить слой замедлителя различной толщины посредством применения жидкого замедлителя. Этот вариант осуществления достигается посредством заполнения емкостей, расположенных в детекторе, которые представлены в сферической форме, с введением жидкости из резервуара. При анализе описания данного изобретения становится очевидным, что эта конструкция не соответствует установленным требованиям предотвращения гамма-излучения в среде. Согласно большинству вариантов осуществления, в которых происходит образование нейтронов, также присутствует высокоинтенсивное гамма-излучение. Чтобы позволить детектору эффективно осуществлять измерение нейтронов, гамма-излучение должно быть отфильтровано. Согласно этому патентному документу можно понять, что детекторный контейнер имеет сферическую геометрическую форму. Поскольку движение с такой сферической геометрической формой было бы невозможным, камеры, которые заполнят жидкий замедлитель, изготовлены из такого материала, как алюминий или свинец, и занимают фиксированное положение по отношению к детектору. В данном отношении, даже если жидкий замедлитель вытекает, когда остается достаточное количество прикрепленных слоев вокруг детекторной трубки, можно понять, что данная конструкция оказывается неприменимой для измерения низкоэнергетических нейтронов.Another invention known from the prior art is US 20180224565. When analyzing said patent document, it can be seen that the aim is to offer a moderator layer of varying thickness through the use of a liquid moderator. This embodiment is achieved by filling the containers located in the detector, which are presented in a spherical shape, with the introduction of liquid from the reservoir. When analyzing the description of this invention, it becomes apparent that this design does not meet the established requirements for preventing gamma radiation in the environment. In most embodiments where neutron production occurs, high intensity gamma radiation is also present. To allow the detector to efficiently measure neutrons, gamma radiation must be filtered out. According to this patent document, it can be understood that the detection container has a spherical geometry. Since movement with such a spherical geometry would be impossible, the chambers that will fill the liquid moderator are made of a material such as aluminum or lead and occupy a fixed position with respect to the detector. In this regard, even if the liquid moderator flows out when there are enough attached layers around the detector tube, it can be understood that this design is not applicable to the measurement of low energy neutrons.

Наиболее важный признак конструкции согласно настоящему изобретению заключается в том, что пользователь может регулировать зависимые от времени изменения, такие как расположение твердых замедлителей, и стадию заполнения жидкостью камер. В различных средах нейтронного излучения, когда требуются различные параметры, конструкция должна быть выполнена с возможностью регулирования.The most important feature of the design according to the present invention is that the user can control time dependent changes such as the location of the solid moderators and the stage of filling the chambers with liquid. In different neutron radiation environments, when different parameters are required, the design must be adjustable.

Сущность и цель настоящего изобретенияThe essence and purpose of the present invention

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать нейтронный детектор, который способен осуществлять измерение на высоких уровнях чувствительности в широком энергетическом диапазоне с применением новой логики проектирования, которая совершенно отличается от приборов для наблюдения нейтронов, используемых в промышленности в настоящее время.The object of the present invention is to develop a neutron detector that is capable of measuring at high levels of sensitivity over a wide energy range using a new design logic that is quite different from neutron observation instruments currently used in industry.

Было предложено обеспечить, чтобы твердые и жидкие замедлители, которые имеют переменную толщину, находили применение в одной конструкции вместо единственного твердого замедлителя, который является неприменимым для изменения толщины. Вследствие своей конструкции с переменными замедлителями, такой детектор позволяет пользователю осуществлять измерение при различных толщинах замедлителя при однократном облучении посредством предварительного программирования или удаленного управления в течение измерения.It has been suggested that solid and liquid moderators, which have variable thickness, be used in the same design instead of a single solid moderator that is not applicable to thickness variation. Due to its variable moderator design, such a detector allows the user to measure at various moderator thicknesses in a single exposure through pre-programming or remote control during the measurement.

Таким образом, предложен нейтронный детектор, который способен осуществлять точные измерения, преодолевает ограничения измерения в низкоэнергетическом диапазоне и позволяет пользователю осуществлять измерения на энергетических уровнях, определяемый детектором. Другой важный и значительный признак детектора заключается в том, чтобы допустить применение различных твердых и жидких замедлителей в детекторе в научных исследованиях и разработках.Thus, a neutron detector is provided that is capable of making accurate measurements, overcomes measurement limitations in the low energy range, and allows the user to make measurements at the energy levels determined by the detector. Another important and significant feature of the detector is to allow the use of various solid and liquid moderators in the detector in research and development.

В нейтронном детекторе с твердыми и жидкими замедлителями пользователь может регулировать зависимые от времени изменения, в том числе расположение твердых замедлителей, а также стадию заполнения жидкостью камер. В различных зонах нейтронного излучения, когда требуются различные параметры, конструкция должна быть выполнена с возможностью регулирования.In a neutron detector with solid and liquid moderators, the user can control time-dependent changes, including the location of solid moderators, as well as the stage of liquid filling of the chambers. In different zones of neutron radiation, when different parameters are required, the design must be made with the possibility of regulation.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Далее представлены фигуры и соответствующие описания, используемые в целях лучшего раскрытия нейтронного детектора с твердыми и жидкими замедлителями, который был разработан согласно настоящему изобретению.The following are figures and corresponding descriptions used for the purpose of better understanding the solid and liquid moderator neutron detector that has been developed according to the present invention.

На фиг. 1 представлено перспективное изображение нейтронного детектора согласно настоящему изобретению.In FIG. 1 is a perspective view of a neutron detector according to the present invention.

На фиг. 2 представлено боковое изображение нейтронного детектора согласно настоящему изобретению.In FIG. 2 is a side view of a neutron detector according to the present invention.

На фиг. 3 представлено изображение сверху нейтронного детектора согласно настоящему изобретению.In FIG. 3 is a plan view of a neutron detector according to the present invention.

На фиг. 4 представлена блок-схема электронной конструкции нейтронного детектора согласно настоящему изобретению.In FIG. 4 is a block diagram of the electronic construction of the neutron detector according to the present invention.

На фиг. 5 представлено изображение в разрезе нейтронного детектора согласно настоящему изобретению.In FIG. 5 is a sectional view of a neutron detector according to the present invention.

На фиг. 6 представлено перспективное изображение сверху нейтронного детектора согласно настоящему изобретению.In FIG. 6 is a top perspective view of a neutron detector according to the present invention.

На фиг. 7 представлено боковое изображение нейтронного детектора согласно настоящему изобретению.In FIG. 7 is a side view of a neutron detector according to the present invention.

На фиг. 8 представлено боковое перспективное изображение нейтронного детектора согласно настоящему изобретению.In FIG. 8 is a side perspective view of a neutron detector according to the present invention.

Определения условных обозначений на фигурахFigure Legend Definitions

В целях лучшего раскрытия нейтронного детектора с твердыми и жидкими замедлителями, который был разработан согласно настоящему изобретению, элементы и детали, представленные на фигурах, пронумерованы, причем каждый номер имеет соответствующее определение, приведенное ниже.In order to better understand the solid and liquid moderator neutron detector that was developed according to the present invention, the elements and details shown in the figures are numbered, with each number having its corresponding definition given below.

1. Камера для движения твердого замедлителя1. Chamber for the movement of a solid moderator

2. Детекторная измерительная камера2. Detection measuring chamber

3. Содержащая жидкий замедлитель камера3. Chamber containing liquid moderator

4. Детектор4. Detector

5. Рычаг для движения твердого замедлителя5. Lever for the movement of the solid retarder

6. Траектория движения жидкого замедлителя6. Trajectory of the liquid moderator

7. Твердый замедлитель7. Solid moderator

8. Отверстия для перемещения жидкого замедлителя8. Holes for moving the liquid moderator

9. Вольфрамовая оболочка9. Tungsten shell

10. Скользящие зазоры10. Sliding gaps

11. Кабель, присоединяющий детектор к сигнальному процессорному устройству11. Cable connecting the detector to the signal processing device

12. Кабель, присоединяющий сигнальное процессорное устройство к внешнему процессорному устройству12. Cable connecting signal processing unit to external processing unit

13. Сигнальное процессорное устройство13. Signal processing device

14. Внешнее процессорное устройство14. External processor device

15. Приводное устройство15. Driving device

16. Сенсорное устройство16. Touch device

17. Управляющее устройство жидкостного резервуара17. Liquid tank control

18. Управляющее устройство цепей электропитания18. Control device of power supply circuits

19. Запоминающее устройство19. Storage device

20. Предупреждающее устройство20. Warning device

21. Устройство считывания данных о состоянии21. Status Reader

Подробное описание настоящего изобретенияDetailed description of the present invention

Настоящее изобретение представляет собой нейтронный детектор, который выполнен с возможностью измерения нейтронов в различных энергетических диапазонах, согласно настоящему изобретению, причем в указанном детекторе присутствуют:The present invention is a neutron detector which is capable of measuring neutrons in various energy ranges according to the present invention, said detector having:

• камера (1) для движения твердого замедлителя, содержащая твердые замедлители (7), причем твердые замедлители могут двигаться по вертикальной оси,• a chamber (1) for the movement of the solid moderator, containing solid moderators (7), and the solid moderators can move along the vertical axis,

• рычаг (5) для движения твердого замедлителя, который позволяет твердым замедлителям (7) двигаться по вертикальной оси в камере (1) для движения твердого замедлителя,• a lever (5) for moving the solid moderator, which allows the solid moderators (7) to move along the vertical axis in the chamber (1) for the movement of the solid moderator,

• детектор (4), который измеряет нейтроны,• a detector (4) that measures neutrons,

• детекторная измерительная камера (2), в которой расположен детектор (4),• detector measuring chamber (2), in which the detector (4) is located,

• содержащая жидкий замедлитель камера (3), в которой содержится жидкий замедлитель,• chamber containing liquid moderator (3), which contains liquid moderator,

• траектория движения (6) жидкого замедлителя, которая присоединена к содержащей жидкий замедлитель камере (3), через которую проходит жидкий замедлитель,• the trajectory (6) of the liquid moderator, which is connected to the chamber (3) containing the liquid moderator, through which the liquid moderator passes,

• отверстия (8) для перемещения жидкого замедлителя, которые расположены на потолке содержащей жидкий замедлитель камеры (3),• openings (8) for moving the liquid moderator, which are located on the ceiling of the chamber containing the liquid moderator (3),

• оболочка (9), которая предотвращает гамма-излучение в среде, окружая детектор (4),• shell (9), which prevents gamma radiation in the environment, surrounding the detector (4),

• скользящие зазоры (10), которые расположены на твердом замедлителе (7), через которые при движении могут проходить фиксирующие твердый замедлитель концы, расположенные на рычаге (5) для движения твердого замедлителя, и• sliding gaps (10), which are located on the solid retarder (7), through which, during movement, the ends fixing the solid retarder can pass, located on the lever (5) for the movement of the solid retarder, and

• электронное управляющее устройство.• electronic control device.

Твердые замедлители (7) изготовлены из полиэтиленового или высокоплотного полиэтиленового материала, с которым соединены цилиндры, имеющие толщину стенки 1 см, и присоединены к рычагу (5) для движения твердого замедлителя. Твердые замедлители (7) движутся в скользящих зазорах (10) для твердого замедлителя в результате движения рычага (5) для движения твердого замедлителя по вертикальной оси. После того, как твердый замедлитель (7) помещается в детекторную измерительную камеру (2), рычаг (5) для движения твердого замедлителя высвобождает твердый замедлитель (7), определенный пользователем, посредством вращения под определенным углом по отношению к горизонтальной оси. После завершения процесса рычаг (5) для движения твердого замедлителя возвращается в камеру (1) для движения твердого замедлителя.Solid moderators (7) are made of polyethylene or high-density polyethylene material, to which cylinders having a wall thickness of 1 cm are connected and attached to a lever (5) for moving the solid moderator. The solid moderators (7) move in the sliding gaps (10) for the solid moderator as a result of the movement of the lever (5) for moving the solid moderator along the vertical axis. After the solid moderator (7) is placed in the detection measurement chamber (2), the lever (5) for moving the solid moderator releases the user-defined solid moderator (7) by rotating at a certain angle with respect to the horizontal axis. After completion of the process, the lever (5) for moving the solid moderator returns to the chamber (1) for moving the solid moderator.

Детектор (4), содержащий газообразный BF3 или 3Не, фиксирован в центре детекторной измерительной камеры (2). Информационный кабель, присоединенный к детектору (11), соединяется с сигнальным процессорным устройством (13) посредством выдвижения из зазора в рычаге (5) для движения твердого замедлителя. Детектор (4) покрывает полая цилиндрическая оболочка (9), изготовленная из вольфрамового материала и имеющая стенки толщиной 1 см, чтобы защитить детектор (4) от гамма-излучения в среде.The detector (4) containing gaseous BF 3 or 3 He is fixed in the center of the detector measuring chamber (2). The information cable attached to the detector (11) is connected to the signal processing device (13) by moving out of the gap in the lever (5) for the movement of the solid moderator. The detector (4) is covered by a hollow cylindrical shell (9) made of tungsten material and having walls 1 cm thick to protect the detector (4) from gamma radiation in the medium.

В тех случаях, когда измерение не осуществляется, часть, остающаяся за пределами детекторной измерительной камеры (2) снаружи детектора (4) и вольфрамовой оболочки (9), называется зазором.In cases where the measurement is not carried out, the part remaining outside the detector measurement chamber (2) outside the detector (4) and the tungsten sheath (9) is called the gap.

Содержащая жидкий замедлитель камера (3) представляет собой емкость, в которой содержится жидкость, предназначенная для применения в качестве замедлителя. Траектория (6) движения жидкого замедлителя прикреплена к содержащей жидкий замедлитель камере, и жидкость загружается и выгружается через эту траекторию. Когда это необходимо, траектория (6) движения жидкого замедлителя перемещается по вертикальной оси, и, таким образом, жидкость можно подавать для заполнения соответствующих зазоров в детекторной измерительной камере (2). Отверстия (8) для перемещения жидкого замедлителя присутствуют в потолке содержащей жидкий замедлитель камеры (3). Отверстия (8) для перемещения жидкого замедлителя своим действием позволяют жидкости, которая содержится в содержащей жидкий замедлитель камере (3), проходить в детекторную измерительную камеру (2). Всеми из указанных отверстий управляет пользователь с применением электронного управляющего устройства, и прохождение жидкого замедлителя допускается из отверстий, которые должны быть заполнены жидким замедлителем, согласно зоне между твердыми замедлителями (7), которая предназначена для заполнения.The liquid moderator-containing chamber (3) is a container that contains a liquid intended for use as a moderator. The trajectory (6) of the movement of the liquid moderator is attached to the chamber containing the liquid moderator, and the liquid is loaded and unloaded through this trajectory. When necessary, the trajectory (6) of the liquid moderator moves along the vertical axis, and thus the liquid can be supplied to fill the corresponding gaps in the detection measurement chamber (2). Holes (8) for moving the liquid moderator are present in the ceiling of the chamber (3) containing the liquid moderator. The openings (8) for moving the liquid moderator by their action allow the liquid contained in the chamber (3) containing the liquid moderator to pass into the detection measuring chamber (2). All of said holes are controlled by the user using an electronic control device, and the passage of the liquid moderator is allowed from the holes to be filled with liquid moderator, according to the zone between the solid moderators (7), which is intended to be filled.

В научных исследованиях и разработках могут быть получены различные конфигурации детекторов, поскольку жидкость, предназначенная для использования в качестве замедлителе в детекторе, может быть загружена и выгружена с применением траектория (6) движения жидкого замедлителя, и твердые замедлители (7) могут быть установлены и удалены с рычага (5) для движения твердого замедлителя. Таким образом, пользователю предоставлена возможность усовершенствования детектора.In research and development, various detector configurations can be obtained, since the liquid intended for use as a moderator in the detector can be loaded and unloaded using the trajectory (6) of the movement of the liquid moderator, and solid moderators (7) can be installed and removed from the lever (5) for the movement of the solid moderator. Thus, the user is given the opportunity to improve the detector.

Нейтронный детектор состоит из нескольких компонентов и множества различных электронных устройств, которые были стандартизированы для ядерного приборного оборудования. Они представляют собой сигнальное процессорное устройство (13), внешнее процессорное устройство (14), приводное устройство (15), сенсорное устройство (16), управляющее устройство (17) жидкостного резервуара, управляющее устройство (18) цепей электропитания, запоминающее устройство (19), предупреждающее устройство (20) и устройство (21) считывания данных о состоянии. На фиг. 4 представлена блок-схема электронного управляющего устройства нейтронного детектора. Электронное управляющее устройство состоит из компонентов, которые подробно описаны ниже.The neutron detector consists of several components and many different electronic devices that have been standardized for nuclear instrumentation. They are a signal processor device (13), an external processor device (14), a drive device (15), a sensor device (16), a control device (17) of a liquid reservoir, a control device (18) of power supply circuits, a memory device (19) , a warning device (20) and a device (21) for reading status data. In FIG. 4 is a block diagram of the electronic control device of the neutron detector. The electronic control device consists of components which are detailed below.

Сигнальное процессорное устройство (13)Signal processor (13)

Сигнальное процессорное устройство (13) нейтронного детектора выполняет функцию мозга системы. Сигнальное процессорное устройство (13) осуществляет все действия, которые должна осуществлять система, а также обеспечивает сообщение между другими компонентами в электронном управляющем устройстве.The signal processing device (13) of the neutron detector performs the function of the brain of the system. The signal processing device (13) performs all the actions that the system must perform, and also provides communication between other components in the electronic control device.

Приводное устройство (15)Drive unit (15)

Регулирование движения слоев замедлителя в нейтронном детекторе осуществляется посредством двигателя постоянного тока.The motion of the moderator layers in the neutron detector is controlled by means of a DC motor.

Сенсорное устройство (16)Touch device (16)

Поскольку нейтронный детектор работает в зоне излучения, должны быть получены данные о состоянии, такие как температура, влажность, давление. Считывание указанных данных осуществляется в сенсорном устройстве.Since the neutron detector operates in the radiation zone, state data such as temperature, humidity, pressure must be obtained. The reading of said data is carried out in the sensor device.

Управляющее устройство (17) жидкостного резервуараControl device (17) liquid reservoir

Содержащая жидкий замедлитель камера (3) расположена в нижней части нейтронного детектора. Указанная камера должна регулироваться для защиты детектора от любого повреждения, которое может происходить в результате утечки жидкости. Жидкость, которая содержится в содержащей жидкий замедлитель камере (3), постоянно регулируется посредством управляющего устройства (17) жидкостного резервуара.The chamber (3) containing the liquid moderator is located at the bottom of the neutron detector. Said chamber must be adjusted to protect the detector from any damage that may result from fluid leakage. The liquid contained in the chamber (3) containing the liquid moderator is continuously regulated by the liquid reservoir control device (17).

Управляющее устройство (18) цепей электропитанияControl device (18) of power supply circuits

Управляющее устройство цепей электропитания позволяет подавать энергию в электронные компоненты и регулирует силу тока, которую потребляют электронные устройства.The power circuit manager supplies power to electronic components and regulates the amount of current that electronic devices draw.

Запоминающее устройство (19)Storage device (19)

Запоминающее устройство (19) нейтронного детектора сохраняет полученные и обработанные данные. Таким образом, существует возможность резервирования данных. Предупреждающее устройство (20)The memory device (19) of the neutron detector stores the received and processed data. Thus, there is a possibility of data redundancy. Warning device (20)

Предупреждающее устройство (20) осуществляет предупреждение об активации детектора, когда интенсивность поступающих нейтронов или мощность дозы среды достигает значения, которое превышает определенный уровень.The warning device (20) warns about the activation of the detector when the intensity of the incoming neutrons or the dose rate of the medium reaches a value that exceeds a certain level.

Устройство (21) считывания данных о состоянииDevice (21) for reading status data

Прием и интерпретация данных, получаемых от сенсорного устройства, осуществляются в устройстве считывания данных о состоянии. Указанное устройство обеспечивает, чтобы детектор работал бесперебойно, посредством оценки данных о состоянии.The reception and interpretation of the data received from the sensor device is carried out in the device for reading the status data. Said device ensures that the detector operates smoothly by evaluating the status data.

Внешнее процессорное устройство (14)External processor device (14)

Когда вся система эксплуатируется совместно, пользователь может управлять всеми данными из единого центра, используя внешнее процессорное устройство (14).When the entire system is operated jointly, the user can manage all data from a single center using an external processor device (14).

Нейтронный детектор согласно настоящему изобретению позволяет пользователю изменять толщину замедлителя посредством программирования до облучения или удаленного регулирования в процессе облучения, что может служить отличием нейтронного детектора согласно настоящему изобретению от нейтронных детекторов, уже известных из предшествующего уровня техники. Переменные толщины замедлителей могут быть получены посредством заполнения жидким замедлителем имеющих постоянный объем каналов, находящихся в камере замедлителя. Таким образом, становится возможным измерение нейтронов в широком энергетическом диапазоне, и в этом заключается отличие от нейтронных детекторов, известных из предшествующего уровня техники.The neutron detector of the present invention allows the user to change the moderator thickness by programming prior to irradiation or remote control during irradiation, which may distinguish the neutron detector of the present invention from prior art neutron detectors. Variable thicknesses of the moderators can be obtained by filling liquid moderator with constant volume channels located in the moderator chamber. Thus, it becomes possible to measure neutrons in a wide energy range, and this is the difference from the neutron detectors known from the prior art.

Применение нейтронного детектора, имеющего все из указанных характеристик, в критических областях исследований, в которых энергетический диапазон нейтронов должен быть подробно известен, способствует выполнению важных промышленных требований. Кроме того, нейтронный детектор согласно настоящему изобретению не занимает много места и является достаточно портативным.The use of a neutron detector having all of these characteristics in critical areas of research in which the neutron energy range must be known in detail contributes to the fulfillment of important industrial requirements. In addition, the neutron detector according to the present invention does not take up much space and is quite portable.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения нейтронный детектор имеет длину 88 см и цилиндрическую конструкцию, имеющую 21 см в диаметре.According to an embodiment of the present invention, the neutron detector has a length of 88 cm and a cylindrical structure having a diameter of 21 cm.

Claims (30)

1. Нейтронный детектор, допускающий измерение нейтронов в различных энергетических диапазонах, характеризующийся тем, что содержит: 1. A neutron detector capable of measuring neutrons in various energy ranges, characterized in that it contains: камеру (1) для движения твердого замедлителя, содержащую твердые замедлители (7), причем твердые замедлители могут двигаться по вертикальной оси,a chamber (1) for the movement of a solid moderator containing solid moderators (7), and the solid moderators can move along a vertical axis, рычаг (5) для движения твердого замедлителя, который позволяет твердым замедлителям (7) двигаться по вертикальной оси в камере (1) для движения твердого замедлителя,a lever (5) for moving the solid moderator, which allows the solid moderators (7) to move along the vertical axis in the chamber (1) for the movement of the solid moderator, детектор (4), который измеряет нейтроны, a detector (4) that measures neutrons, детекторная измерительная камера (2), в которой расположен детектор (4),detector measuring chamber (2), in which the detector (4) is located, содержащая жидкий замедлитель камера (3), в которой содержится жидкий замедлитель, chamber containing liquid moderator (3), which contains liquid moderator, траектория движения (6) жидкого замедлителя, которая присоединена к содержащей жидкий замедлитель камере (3), через которую проходит жидкий замедлитель,the trajectory of movement (6) of the liquid moderator, which is connected to the chamber (3) containing the liquid moderator, through which the liquid moderator passes, отверстия (8) для перемещения жидкого замедлителя, которые расположены на потолке содержащей жидкий замедлитель камеры (3),openings (8) for moving the liquid moderator, which are located on the ceiling of the chamber containing the liquid moderator (3), оболочка (9), которая предотвращает гамма-излучение в среде, окружая детектор (4),shell (9), which prevents gamma radiation in the medium, surrounding the detector (4), зазоры скольжения (10), которые расположены на твердом замедлителе (7), через которые при движении могут проходить фиксирующие твердый замедлитель концы, расположенные на рычаге (5) для движения твердого замедлителя, иsliding gaps (10), which are located on the solid retarder (7), through which, during movement, the ends fixing the solid retarder can pass, located on the lever (5) for the movement of the solid retarder, and электронное управляющее устройство.electronic control device. 2. Нейтронный детектор по п. 1, причем электронное управляющее устройство содержит:2. The neutron detector according to claim 1, wherein the electronic control device comprises: сигнальное процессорное устройство (13), которое осуществляет все действия системы, которые должны быть осуществлены, и обеспечивает сообщение между другими устройствами,a signal processing device (13), which performs all the system actions to be carried out and provides communication between other devices, приводное устройство (15), которое регулирует движения слоев замедлителя в нейтронном детекторе,a drive device (15) that regulates the movements of the moderator layers in the neutron detector, сенсорное устройство (16), которое обеспечивает считывание данных о состоянии, таких как температура, влажность и давление, a sensor device (16) that reads out status data such as temperature, humidity and pressure, управляющее устройство (17) жидкостного резервуара, которое постоянно регулирует жидкость, содержащуюся в содержащей жидкий замедлитель камере (3),a control device (17) of the liquid reservoir, which constantly regulates the liquid contained in the chamber (3) containing the liquid moderator, управляющее устройство (18) цепей электропитания, которое обеспечивает передачу энергии электронным компонентам и регулирует силу тока, который потребляют электронные устройства,a control device (18) of the power supply circuits, which ensures the transfer of energy to electronic components and regulates the amount of current consumed by electronic devices, запоминающее устройство (19), в котором сохраняются полученные и обработанные данные,a storage device (19) in which the received and processed data are stored, предупреждающее устройство (20), которое обеспечивает предупреждение об активации детектора, когда уровень поступающих нейтронов или мощность дозы среды достигает более высоких значений, чем определенный уровень, a warning device (20) that provides a warning about the activation of the detector when the level of incoming neutrons or the dose rate of the medium reaches higher values than a certain level, устройство (21) считывания данных о состоянии, в котором осуществляется получение данных от сенсорного устройства (16) и интерпретация данных,device (21) for reading status data, in which data is received from the sensor device (16) and data is interpreted, внешнее процессорное устройство (14), которое позволяет пользователю управлять всеми данными от единого устройства.an external processing device (14) that allows the user to manage all data from a single device. 3. Нейтронный детектор по любому из предшествующих пунктов, причем толщины твердых и жидких замедлителей могут быть изменены посредством удаленного управления пользователем.3. A neutron detector according to any one of the preceding claims, wherein the thicknesses of the solid and liquid moderators can be changed by remote control by the user. 4. Нейтронный детектор по любому из предшествующих пунктов, причем он содержит кабель (11), присоединяющий детектор к сигнальному процессорному устройству, который обеспечивает соединение между детектором (4) и сигнальным процессорным устройством (13).4. A neutron detector according to any one of the preceding claims, which comprises a cable (11) connecting the detector to the signal processor device, which provides a connection between the detector (4) and the signal processor device (13). 5. Нейтронный детектор по любому из предшествующих пунктов, причем он содержит кабель (12), который обеспечивает соединение между сигнальным процессорным устройством (13) и внешним процессорным устройством (14).5. A neutron detector according to any one of the preceding claims, wherein it comprises a cable (12) which provides a connection between the signal processor device (13) and the external processor device (14). 6. Нейтронный детектор по п. 1, причем он имеет длину 88 см и цилиндрическую конструкцию, имеющую диаметр 21 см.6. The neutron detector according to claim 1, wherein it has a length of 88 cm and a cylindrical structure having a diameter of 21 cm. 7. Нейтронный детектор по п. 1, причем детектор (4) представляет собой детектор на основе BF3.7. The neutron detector according to claim 1, wherein the detector (4) is a BF 3 based detector. 8. Нейтронный детектор по п. 1, причем детектор (4) представляет собой детектор на основе 3Не.8. A neutron detector according to claim 1, wherein the detector (4) is a 3 He based detector. 9. Нейтронный детектор по п. 1, причем оболочка (9) представляет собой вольфрамовую оболочку.9. Neutron detector according to claim 1, wherein the sheath (9) is a tungsten sheath. 10. Нейтронный детектор по п. 9, причем вольфрамовая оболочка (9) имеет толщину стенки 1 см.10. Neutron detector according to claim 9, wherein the tungsten shell (9) has a wall thickness of 1 cm. 11. Нейтронный детектор по п. 1, причем твердые замедлители (7) имеют толщину стенки 1 см.11. Neutron detector according to claim 1, wherein the solid moderators (7) have a wall thickness of 1 cm.
RU2022105134A 2019-08-19 2019-12-03 Neutron detector with solid and liquid moderators for measuring neutrons in various energy ranges RU2781858C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2019/12427 2019-08-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2781858C1 true RU2781858C1 (en) 2022-10-19

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2347241C1 (en) * 2007-11-26 2009-02-20 Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" Detector for recording of ionising radiation
US9081100B1 (en) * 2011-10-27 2015-07-14 The Curator Of The University Of Missouri Apparatus and method for determination of one or more free neutron characteristics
DE202016103001U1 (en) * 2016-04-26 2016-06-29 Chengdu University Of Technology Fully automatic Bonner sphere neutron spectrometer with water inlet and water outlet
CN108375784A (en) * 2018-04-25 2018-08-07 成都博士科技有限公司 A kind of Multi-layer spherical slow body container and neutron energy spectrum real-time measurement apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2347241C1 (en) * 2007-11-26 2009-02-20 Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" Detector for recording of ionising radiation
US9081100B1 (en) * 2011-10-27 2015-07-14 The Curator Of The University Of Missouri Apparatus and method for determination of one or more free neutron characteristics
DE202016103001U1 (en) * 2016-04-26 2016-06-29 Chengdu University Of Technology Fully automatic Bonner sphere neutron spectrometer with water inlet and water outlet
CN108375784A (en) * 2018-04-25 2018-08-07 成都博士科技有限公司 A kind of Multi-layer spherical slow body container and neutron energy spectrum real-time measurement apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102442077B1 (en) Method and apparatus for multi-element analysis based on neutron activation, and usage
ES2831850T3 (en) Procedure and device for multi-element analysis based on neutron activation and use
NL8303640A (en) METHOD FOR DETERMINING THE HYDROGEN CONTENT OF A SUBSTANCE AND DEVICE FOR USING THIS METHOD
SE530013C2 (en) Device for measuring absorbed dose in an ionizing radiation field, and use of the device
RU2781858C1 (en) Neutron detector with solid and liquid moderators for measuring neutrons in various energy ranges
JP2002006053A (en) Directional radiation detector
JP6633480B2 (en) Apparatus and method for measuring heavy element content
US6657202B2 (en) Multiple-eye type dose distribution measuring method
US3165446A (en) Nuclear reactor power monitor
WO2021034284A1 (en) A neutron detector with solid-liquid moderators for measuring neutrons at different energy ranges
KR100686446B1 (en) Method of measuring neutron for detecting the distribution of nuclear material and device for the same
KR101221291B1 (en) Differential density measuring device using radiation and collimator for an asphalt pavement and method thereof
Van Nieuwenhove et al. Online gamma dose-rate measurements by means of a self-powered gamma detector
US3420999A (en) Thermoluminescent tissue equivalent dosimeter
JP2014202510A (en) Radiation measuring device
d'Errico et al. A telescope-design directional neutron spectrometer
Al-Bahi et al. Concept design of a PGNAA system for optimizing the performance of gravity separators
US3531638A (en) Radiation fill gauge
CN109669207A (en) Utilize the method for lanthanum bromide detector measurement Neutron Radiation Field neutron energy spectrum
Batyaev et al. Fissile materials detection via neutron differential die-away technique
KR100928772B1 (en) Gamma-ray spectroscopy apparatus for collimators and spent fuel containing the same
Cabrita Diffuse Reflectance Studies in a Liquid Interface—with application to Noble Liquid Detectors
d'Errico et al. Applicability of superheated drop (bubble) detectors to reactor dosimetry
KR830002017B1 (en) Level measuring device
CN114402230A (en) Multi-shell neutron spectrometer (MuNS)