RU29380U1

RU29380U1 - Direct charge detector

Info

Publication number: RU29380U1
Application number: RU2002114486/20U
Authority: RU
Inventors: С.В. Алексеев; А.Ф. Автушенко; Г.П. Кириченко; Д.И. Конин; В.И. Митин; А.И. Пащин; Ю.М. Семченков; ров Н.И. Стол; Н.И. Столяров; ренко В.В. Школ; В.В. Школяренко
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2003-05-10

Description

Полезная модель - детектор прямой зарядки (обозначаемый далее «ДПЗ) относится к технике измерения ионизирующих излучений, является внутриреакторным датчиком контроля энерговыделения и относится к оборудованию системы внутриреакторного контроля. Детекторы прямой зарядки (ДПЗ) могут использоваться для измерения распределения энерговьщеления по объему активной зоны и применяются, преимущественно, для внутриреакторных измерений плотности потока нейтронов и флюенса нейтронов.A useful model is a direct charge detector (hereinafter referred to as “DPS”) refers to the technique of measuring ionizing radiation, is an in-line sensor for controlling energy release and relates to equipment for an in-line monitoring system. Direct charge detectors (DPS) can be used to measure the distribution of energy deposition throughout the core and are used mainly for in-reactor measurements of neutron flux density and neutron fluence.

ДПЗ функционируют в тяжелых условиях работы: высокая температура, интенсивное у- и нейтронное излучение. При этом, ДПЗ должны обладать достаточно высокими метрологическими и надежностными характеристиками, иметь небольшие размеры и конструктивно сопрягаться с внутрикорпусными агрегатами.DPS operate in difficult operating conditions: high temperature, intense gamma and neutron radiation. At the same time, DPS must have a sufficiently high metrological and reliability characteristics, have small dimensions and are structurally interfaced with the internal units.

ДПЗ по сравнению с другими типами нейтронно-чувствительных детекторов обладают следующими преимз цествами: а) возможность размещения в реакторе количества детекторов вследствие малых собственных габаритов; б) срок службы детекторов может достигать не менее одной кампании реактора, а их чувствительность корректируется расчетным путем; в) простота конструкции детекторов и хорошая технологическая воспроизводимость параметров - разброс чувствительности не более ±1%.Compared to other types of neutron-sensitive detectors, SCDs have the following advantages: a) the possibility of placing the number of detectors in the reactor due to small intrinsic dimensions; b) the service life of the detectors can reach at least one reactor campaign, and their sensitivity is adjusted by calculation; c) the simplicity of the design of the detectors and good technological reproducibility of the parameters - the spread of sensitivity is not more than ± 1%.

Известен детектор прямой зарядки, состоящий из эмиттера и коллектора, между которыми находится изолятор (В .А. Брагин, И.В. Батенин, М.Н. Голованов и др.; Под ред. Г.Л. Левина. - Системы внутриреакторного контроля АЭС с реакторами ВВЭР. М.: Энергоатомиздат,A direct charge detector is known, consisting of an emitter and a collector, between which there is an insulator (V.A. Bragin, I.V. Batenin, M.N. Golovanov et al .; Edited by G.L. Levin. - Internal reactor control systems NPPs with VVER reactors.M .: Energoatomizdat,

1987, с. 19-22). При облучении иейгронами эмиттер излучает электроны, которые через изолятор попадают на коллектор и образуют во внешней цепи электрический ток. По кабелю выходной сигнал ДПЗ выводится за пределы корпуса реактора. Эмиттер ДПЗ типа ДПЗ-1М представляет собой родиевую проволоку диаметром 0,5 мм и длиной 200 мм. Изолятор изготовлен из кварцевой трубки, коллектор - из нержавеющей трубки диаметром 1,3 мм. В качестве линии связи используется двухжильный кабель типа КТМС с изоляцией из окиси магния. Токоведущая жила кабеля для вывода за пределы корпуса реактора выходного сигнала ДПЗ. Вторая (фоновая) жила вырабатывает фоновый ток вследствие воздействия на нее внутриреакторных излучений, который в измерительной аппаратуре вычитается из тока токоведущей жилы.1987, p. 19-22). When irradiated with iigrons, the emitter emits electrons, which through the insulator fall on the collector and form an electric current in the external circuit. The cable output signal DPZ is displayed outside the reactor vessel. The DPZ-1M type DPZ emitter is a rhodium wire with a diameter of 0.5 mm and a length of 200 mm. The insulator is made of a quartz tube, the collector is made of a stainless tube with a diameter of 1.3 mm. As a communication line, a two-core cable of the KTMC type with insulation from magnesium oxide is used. The current-carrying core of the cable for outputting the output signal of the DPZ outside the reactor vessel. The second (background) core generates a background current due to the influence of intra-reactor radiation on it, which is subtracted from the current of the current-carrying core in measuring equipment.

Выходной сигнал ДПЗ пропорционален плотности нейтронного потока в месте его расположения, который в свою очередь связан с энерговыделением в ближайших твэлах.The output signal of the SCD is proportional to the density of the neutron flux at its location, which in turn is associated with energy release in the nearest fuel rods.

Суш,ественным недостатком указанной конструкции является ее низкая эксплуатационная надежность вследствие высокой вероятности разрушения изолятора при установке ДПЗ в искривленной измерительный канал реакторной установки, что может приводить к короткому замыканию эмиттера и коллектора и потере работоспособности ДПЗ.Drying, an essential drawback of this design is its low operational reliability due to the high probability of failure of the insulator during the installation of a dipole in the curved measuring channel of the reactor installation, which can lead to a short circuit of the emitter and collector and loss of serviceability of the dipole.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является детектор прямой зарядки, содержащий коллектор, изготовленный из электропроводящего материала с малым сечением взаимодействЕи с нейтронами, в котором размещен эмиттер, изготовленный из материала с высоким сечением взаимодействия с нейтронами, испускающего вследствие этого электроны, изоляционный элемент, расположенный между эмиттером и коллектором и изготовленный из материала с малым сечением взаимодействия с нейтронами, кабель, Токоведущая жила которого присоединена к эмиттеру, а оболочка герметично присоединена к коллектору (Патент РФ № 2 138 833, оп.The closest technical solution to the claimed utility model is a direct charge detector containing a collector made of an electrically conductive material with a small cross section for interaction with neutrons, in which an emitter is placed, made of a material with a high cross section for interaction with neutrons, which emits electrons, an insulating element, located between the emitter and the collector and made of material with a small cross section for interaction with neutrons, a cable whose current-carrying conductor is isoedinena to the emitter, and the shell is hermetically connected to the collector (RF Patent № 2,138,833, op.

27.09.1999, МГЖ G 01 Т 3/00, Н 01 J 47/12. Детектор нейтронов прямого заряда). В з азанной конструкции изоляционный элемент представляет собой трубку, выполненную из кварца или окисла металла. Таким образом, данная конструкция обладает тем же недостатком, что и аналог: высокой вероятностью разрушения изолятора при установке ДПЗ в искривленный измерительный канал реакторной установки, что может приводить к короткому замыканию эмитгера и коллектора и потере работоспособности ДПЗ, то есть данная конструкция ДПЗ обладает невысокой эксплуатационной надежностью. Кроме того, при установке такого ДПЗ в искривленный измерительный канал реакторной установки возможно смещение эмиттера относительно коллектора, превышающее допустимые пределы, что отрицательно скажется на метрологических характеристиках детектора, в частности, на точности определения энерговыделения в данной области реакторной установки. Это может привести, в свою очередь, к увеличению погрешности определения общего энерговыделения. При вибрациях и ударных нагрузках, сопутствующих эксплуатации энергоустановки, существует вероятность разрушения изоляционного элемента с последующем замыканием эмитгера и коллектора. Торцевое стыковое соединение эмиттера с токопроводяшей жилой кабеля х актеризуется недостаточной прочностью, а следовательно, и низкой надежностью. Кроме того, при соединении оболочки кабеля и коллектора возможно соприкосновение оболочки с эмиттером, приводящее к их замыканию и потере работоспособности ДПЗ.09/27/1999, МГЖ G 01 Т 3/00, Н 01 J 47/12. Direct charge neutron detector). In the specified design, the insulating element is a tube made of quartz or metal oxide. Thus, this design has the same drawback as the analogue: a high probability of destruction of the insulator when installing a dipole in the curved measuring channel of the reactor installation, which can lead to a short circuit of the emitter and collector and loss of operability of the dipole, that is, this design of the dipole has a low operational reliability. In addition, when such a DPZ is installed in the curved measuring channel of the reactor installation, the emitter can shift relative to the collector in excess of the permissible limits, which will negatively affect the metrological characteristics of the detector, in particular, the accuracy of determining the energy release in this area of the reactor installation. This can lead, in turn, to an increase in the error in determining the total energy release. With vibrations and shock loads associated with the operation of the power plant, there is a possibility of destruction of the insulating element with the subsequent closure of the emitter and collector. The butt butt connection of the emitter with the conductive cable x is characterized by insufficient strength and, consequently, low reliability. In addition, when connecting the cable sheath and the collector, it is possible for the sheath to come into contact with the emitter, leading to their closure and loss of operability of the overcurrent protection.

Перед авторами заявленной полезной моделш стояла задача повысить технологичность изготовления ДПЗ и его надежностные характеристики за счет более качественных и прочных изоляционных элементов и более высокой надежности электрических соединений внутри ДПЗ на всех этапах жизненного цикла детектора, включая этапы испытаний, транспортировки, размещения детектора в измерительный канал реакторной установки и эксплуатации ДПЗ.The authors of the claimed useful model were faced with the task of increasing the manufacturability of DPD and its reliability characteristics due to better and more durable insulating elements and higher reliability of electrical connections inside the DPZ at all stages of the detector’s life cycle, including the stages of testing, transportation, and placement of the detector in the measuring channel of the reactor installation and operation of DPZ.

Поставленная задача достигается тем, что в детекторе нрямой зарядки (ДПЗ), содержащем коллектор, изготовленный из электропроводящего материала с малым сечением взаимодействия с нейтронами, в котором размещен эмиттер, изготовлеьшый из материала с высоким сечением взаимодействия с нейтронами, испускающего вследствие этого электроны, изоляционный элемент, расположенный между эмиттером и коллектором и изготовленный из материала с малым сечением взаимодействия с нейтронами, кабель, токоведущая жила которого присоединена к эмиттеру, а оболочка герметично присоединена к коллектору, изолящюнный элемент выполнен в виде плотной набивки, коллектор выполнен в виде цилиндра, который с одной стороны имеет герметизирующий элемент с внутрен1шм изоляционным слоем, а с другой стороны - изоляционную втулку, расположенную между эмиттером и оболочкой кабеля.This object is achieved by the fact that in the detector of indirect charging (DPS), containing a collector made of an electrically conductive material with a small cross section for interaction with neutrons, in which an emitter is placed, made of a material with a high cross section for interaction with neutrons, which emits electrons as a result, an insulating element located between the emitter and the collector and made of material with a small cross section for interaction with neutrons, a cable whose current-carrying conductor is connected to the emitter, and points sealingly attached to the manifold izolyaschyunny member is a dense packing, the collector is formed as a cylinder which on the one hand has a sealing element vnutren1shm insulating layer and on the other hand - the grommet disposed between the emitter and the cable sheath.

Кроме того, в эмиттере ДПЗ может быть выполнена угловая прорезь, в которую жестко установлена токоведущая жила кабеля.In addition, an angular slot can be made in the emitter of the overcurrent protection hole, into which the current-carrying core of the cable is rigidly installed.

Для повышения надежностных характеристик ДПЗ изоляционный элемент выполнен в виде плотной набивки, например, из мелкодисперсного порошка окисла металла методом прессования. Выполнение изоляционного элемента в виде плотной набивки, во-первых, повышает технологичность изготовления ДПЗ, а во-вторых, - повышает его надежностные характеристики за счет исключения возможности относительного перемещения эмиттера и коллектора при изгибах детектора и их возможного замыкания на различных этапах жизненного цикла детектора.To increase the reliability characteristics of the DPZ, the insulating element is made in the form of a dense packing, for example, from a fine powder of metal oxide by pressing. The implementation of the insulating element in the form of a dense packing, firstly, increases the manufacturability of the fabrication of DPS, and secondly, increases its reliability characteristics by eliminating the possibility of relative movement of the emitter and collector during bending of the detector and their possible closure at various stages of the detector's life cycle.

Между оболочкой кабеля и эмиттером размещают изоляционную втулку для исключения возможности короткого замыкания между ними, уменьшая тем самым отбраковку изготовленных ДПЗ и повышая технологичность изготовления.An insulating sleeve is placed between the cable sheath and the emitter to exclude the possibility of a short circuit between them, thereby reducing the rejection of manufactured DPZs and increasing manufacturability.

В заявляемую констрз кцию детектора введен герметизируюпщй элемент с внутренним изоляционным слоем, например, из порошка окиси металла, который, с одной стороны, предотвращает замыкание эмиттера наA sealing element with an internal insulating layer, for example, of metal oxide powder, which, on the one hand, prevents the emitter from shorting to

коллектор и, кроме того, позволяет подсоединять оборудование для проведения более качественной откачки среды внутри ДПЗ и для проверки герметичности детектора масс-спектрометрическим методом.the collector and, in addition, allows you to connect equipment to conduct better pumping of the medium inside the DPZ and to check the tightness of the detector by the mass spectrometric method.

При сборке детектора возникает технологическая трудность во взаимном размещении токоведущей жилы кабеля и эмиттера для последующей их соединения. Для повышения надежности соединения токоведущей жилы и эмитгера, а также существенного повышения технологичности сборки детектора в эмиттере вьшолнена угловая прорезь, в которую размещается токоведущая жила кабеля. Токоведущая жила в прорези фиксируется по всей ее длине по линиям сопряжения, например, лазерной сваркой.When assembling the detector, a technological difficulty arises in the mutual placement of the current-carrying cable core and emitter for their subsequent connection. To increase the reliability of the connection of the current-carrying core and the emitter, as well as to significantly increase the manufacturability of the detector assembly, an angular slot is made in the emitter into which the current-carrying core of the cable is placed. The current-carrying core in the slot is fixed along its entire length along the interface lines, for example, by laser welding.

На фиг. 1 изображен обпрш вид ДПЗ. На фиг. 2 показано поперечное сечение (вид А-А) эмиттера в области угловой прорези с токоведущей жилой кабеля.In FIG. 1 shows a general view of a DPZ. In FIG. 2 shows a cross-section (view A-A) of the emitter in the region of an angular slot with a current-carrying residential cable.

ДПЗ содержит коллектор 1 (см фиг. 1), изготовленный из электропроводящего материала с малым сечением взаимодействия с нейтронами, в котором размещен эмиттер 2, изготовленный из материала с высоким сечением взаимодействия с нейтронами, испускающего вследствие этого электроны, изолящюнный элемент 3, расположенный между эмиттером и коллектором и изготовленный из материала с малым сечением взаимодействия с нейтронами, кабель 4, токоведущая жила 5 которого присоединена к эмиттеру, а оболочка 6 герметично присоединена по периметру к коллекгору 1. Место присоединения обозначено на фиг. 1 стрелкой. Изоляционный элемент 3 выполнен в виде плотной набивки, коллектор 1 выполнен в виде цилиндра, который с одной стороны имеет герметизирующий элеменг 7 с внутренним изоляционным слоем 8, а с другой стороны - изоляционную втулку 9, расположенную между эмиттером 2 и оболочкой 6 кабеля 4. Герметизируюпщй элемент 7 герметично присоединен по периметру к коллектору 1. Место присоединения обозначено на фиг. 1 стрелкой. Вывод токоведущей жилы 5 кабеля 4 через узел герметизации 10The SCD contains a collector 1 (see Fig. 1) made of an electrically conductive material with a small neutron interaction cross section, in which an emitter 2 is placed, made of a material with a high neutron interaction cross section, which emits electrons as a result, an insulating element 3 located between the emitter and a collector and made of a material with a small cross section for interaction with neutrons, cable 4, current-carrying core 5 of which is connected to the emitter, and sheath 6 is hermetically connected around the perimeter to collector 1. The attachment point is indicated in FIG. 1 arrow. The insulating element 3 is made in the form of a dense packing, the collector 1 is made in the form of a cylinder, which on the one hand has a sealing element 7 with an internal insulating layer 8, and on the other hand, an insulating sleeve 9 located between the emitter 2 and the sheath 6 of the cable 4. It is sealed the element 7 is hermetically connected around the perimeter to the manifold 1. The attachment point is indicated in FIG. 1 arrow. Conclusion of current-carrying core 5 of cable 4 through sealing unit 10

соединен с гибким проводником 11. В эмиттере 2 выполнена угловая прорезь 12 (см. фиг. 2), в которую жестко установлена токоведущая жила 5 кабеля 4. Фоновая жила 13 через узел герметизации 10 соединена с гибким проводником 14. Гибкие проводники 11 и 14 присоединяются к измерительному блоку (на фиг. 1 и 2 не показан). Поверхность токоведущей жилы при установке в угловую прорезь эмиттера не выходит за габаритные размеры боковой поверхности эмитгера за счет выбора диаметра токоведущей жилы кабеля, как правило, меньшего размера по сравнению с диаметром эмитгера (при другом соотношении диаметров эмиттера и токоведущей жилы кабеля з ловая прорезь может быть выполнена в токоведущей жиле кабеля). Токоведущая жила 5 в прорези 12 эмиттера фиксируется путем присоединения к эмитгеру 2 на длину прорези по линиям сопряжения, например, лазерной сваркой. Место присоединения обозначено на фиг. 1 и на фиг. 2 стрелками.connected to the flexible conductor 11. In the emitter 2, an angular slot 12 is made (see Fig. 2), into which the current-carrying core 5 of cable 4 is rigidly mounted. The background core 13 is connected to the flexible conductor 14 through the sealing assembly 10. Flexible conductors 11 and 14 are connected to the measuring unit (not shown in FIGS. 1 and 2). When installed in a corner of the emitter, the surface of the current-carrying conductor does not go beyond the overall dimensions of the emitter side surface due to the choice of the diameter of the current-carrying conductor of the cable, as a rule, smaller than the diameter of the emitter (for a different ratio of the diameters of the emitter and the current-carrying conductor of the cable, the slot can be made in current-carrying cable core). The current-carrying core 5 in the slot 12 of the emitter is fixed by attaching to the emitter 2 for the length of the slot along the pairing lines, for example, by laser welding. The attachment point is indicated in FIG. 1 and in FIG. 2 arrows.

ДПЗ изготавливается следуюпщм образом.DPZ is made as follows.

Коллектор 1 детектора изготовлен из электропроводящего материала с малым сечением взаимодействия с нейтронами, например, из трубки диаметром от 2 до 3 мм и длиной от 70 до 120 мм из стали 12Х18Н10Т. В коллекторе 1 размещен эмитгер 2. Эмиттер 2 изготовлен из материала с высоким сечением взаимодействия с нейтронами, испускающего вследствие этого электроны, например, вез родиевой проволоки диаметром от 1 до 1,5 мм и длиной от 60 до 100 мм Изоляционный элемент 3 расположен между эмиттером 2 и коллектором 1. Изоляционный элемент 3 изготовлен из материала с малым сечением взаимодействия с нейтронами, например, из мелкодисперсного порошка окиси магния запрессовкой порошка между эмиттером 2 и коллектором 1. Таким образом, изоляционный элемент 3 выполнен в виде плотной набивки.The detector collector 1 is made of an electrically conductive material with a small cross section for interaction with neutrons, for example, from a tube with a diameter of 2 to 3 mm and a length of 70 to 120 mm from steel 12X18H10T. In the collector 1, emitter 2 is placed. The emitter 2 is made of a material with a high cross section for interaction with neutrons, emitting electrons as a result, for example, a rhodium wire with a diameter of 1 to 1.5 mm and a length of 60 to 100 mm An insulating element 3 is located between the emitter 2 and collector 1. The insulating element 3 is made of a material with a small cross section for interaction with neutrons, for example, finely divided magnesium oxide powder by pressing the powder between the emitter 2 and the collector 1. Thus, the insulating element 3 is made ene in the form of a dense packing.

В качестве линии связи детектора нейтронов прямого заряда с измерительным блоком (на фиг. 1 и 2 не показан) используется «твистированный двухжильный кабель 4 с минеральной изоляцией иAs the communication line of the direct charge neutron detector with the measuring unit (not shown in FIGS. 1 and 2), a “twisted two-core cable 4 with mineral insulation and

,.,.

проводящей оболочкой 6, например, кабель типа КТМС диаметром 1 мм. Токоведущая жила 5 кабеля присоединена к эмиттеру 2, а оболочка 6 герметично присоединена по периметру к коллектору 1, например лазерной сваркой. Вторая жила 13 кабеля 4, изолированная от токоведущей жилы 5, является фоновой жилой для контроля фонового тока и используется для повышения точности измерения и дополнительного контроля характеристик детектора в процессе эксплуатации. Токоведзоцая жила 5 и фоновая жила 13 через узел герметизации 10 соединены с гибкими проводниками 11 и 14 соответственно, которые присоединяются к измерительному блоку. Узел герметизации 10 вьшолнен, например, на основе эпоксидной втулки с наполнителем для обеспечения герметичности внутреннего пространства детектора и изолирует между собой области присоединения токоведущей жилы 5 и фоновой жилы 13с гибкими проводниками 11 и 14 соответственно.a conductive sheath 6, for example, a cable of type CTMS with a diameter of 1 mm. The current-carrying core 5 of the cable is connected to the emitter 2, and the sheath 6 is hermetically connected around the perimeter to the collector 1, for example by laser welding. The second core 13 of cable 4, isolated from the current-carrying core 5, is a background core for monitoring the background current and is used to increase the measurement accuracy and additional control of the detector characteristics during operation. The current-carrying core 5 and the background core 13 are connected to the flexible conductors 11 and 14, respectively, through the sealing assembly 10, which are connected to the measuring unit. The sealing unit 10 is made, for example, on the basis of an epoxy sleeve with a filler to ensure the tightness of the internal space of the detector and isolates the connection areas of the current-carrying core 5 and background core 13c with flexible conductors 11 and 14, respectively.

С одной стороны коллектор 1 присоединен герметично по периметру, например, с помощью лазерной сварки, с герметизирующим элементом 7 с внутренним изоляционным слоем 8 из напрессованной окиси магния. Герметизирующий элемент 7 представляет собой трубку диаметром, не превышаюпщм внешнего диаметра коллектора. На внутреннюю поверхность герметизирующего элемента напрессован внутренний изоляционный слой, например, из окиси магния.On the one hand, the collector 1 is connected hermetically around the perimeter, for example, by laser welding, with a sealing element 7 with an inner insulating layer 8 of pressed magnesium oxide. The sealing element 7 is a tube with a diameter not exceeding the outer diameter of the collector. An internal insulating layer, for example of magnesium oxide, is pressed onto the inner surface of the sealing element.

Со стороны кабеля между эмиттером 2 и оболочкой 6 кабеля 4 установлена изоляционная втулка 9, например, из окиси алюминия, положение которой в детекторе фиксируется с одной стороны эмиттером 2 , а с другой стороны, - оболочкой 6 кабеля 4.On the cable side, between the emitter 2 and the sheath 6 of the cable 4, an insulating sleeve 9 is installed, for example, of aluminum oxide, the position of which in the detector is fixed on the one hand by the emitter 2, and on the other hand, by the sheath 6 of the cable 4.

В эмиттере 2 выполнена угловая прорезь 12, в которую жестко установлена токоведущая жила 5 кабеля 4. При сборке детектора угловая прорезь 12 обеспечивает технологичность изготовления детектора за счет фиксации взаимного размещения токоведущей жилы кабеля и эмиттера и повышения надежности соединения токоведущей жилы и эмиттера, например, сваркой. Угловая прорезь выполнена с углом растра 45°-г60° наIn the emitter 2, an angular slot 12 is made into which the current-carrying core 5 of cable 4 is rigidly mounted. When assembling the detector, the angular slot 12 ensures the manufacturability of the detector by fixing the relative placement of the current-carrying cable and emitter wires and increasing the reliability of the connection between the current-carrying core and emitter, for example, by welding . The corner slot is made with a raster angle of 45 ° -60 ° on

длину от 5 до 7 мм, таким образом, чтобы noBq)XHOCTb токоведущей жилы при установке в эмиттер не выходила за поверхность эмиттера. Токоведущая жила в прорези фиксируется на ее длину по линиям сопряжения с прорезью, например, лазерной сваркой.length from 5 to 7 mm, so that noBq) XHOCTb of the current-carrying core when installed in the emitter does not extend beyond the surface of the emitter. The current-carrying core in the slot is fixed to its length along the interface lines with the slot, for example, by laser welding.

ДПЗ работает следующим образом. В активной зоне реактора несколько ДПЗ расположены на одной вертикали и конструктивно объединены в нейтронно-измерительный канал. После воздействия потока нейтронов на эмиттер 2, его материал становится радиоактивным и испускает электроны, которые проходят через изоляционный элемент 3 и поглощаются коллектором 1. При этом эмиттер 2 заряжается положительно, коллектор 1 отрицательно, а в замкнутой цепи, образованной эмиттером 2, коллектором 1, оболочкой 6 кабеля 4 измерительным блоком (на фиг. 1 и 2 не показан), гибким проводником 11 и токоведущей жилой 5 кабеля 4, возникает электрический ток, величина которого пропорциональна величине потока нейтронов в месте расположения ДПЗ в активной зоне реактора, который в свою очередь связан с энерговыделением в ближайших твэлах. Вторая (фоновая) жила 13 кабеля 4 вырабатывает фоновый ток вследствие воздействия на нее внутриреакторных излучений, фоновый ток передается гибким проводником 14 в измерительный блок, в котором фоновый ток вычитается из тока токоведз цей жилы 5. Восстановление поля энерговьщеления по сигналам ДПЗ осуществляется на основе коэффициентов пропорциональности, значения которых находят расчетным путем.DPZ works as follows. In the reactor core, several SCDs are located on the same vertical line and are structurally combined into a neutron-measuring channel. After the neutron flux acts on emitter 2, its material becomes radioactive and emits electrons that pass through the insulating element 3 and are absorbed by collector 1. In this case, emitter 2 is positively charged, collector 1 is negative, and in the closed circuit formed by emitter 2, collector 1, sheath 6 of cable 4 by a measuring unit (not shown in FIGS. 1 and 2), flexible conductor 11 and current-carrying core 5 of cable 4, an electric current arises, the magnitude of which is proportional to the magnitude of the neutron flux at the location of the DP in the reactor core, which in turn is connected to the next energy release in fuel pins. The second (background) core 13 of cable 4 generates a background current due to internal reactor radiation acting on it, the background current is transmitted by flexible conductor 14 to the measuring unit, in which the background current is subtracted from the current carrying current of the core 5. The energy-attenuation field is reconstructed from the DPS signals based on the coefficients proportionality, the values of which are calculated.

В сравнении с известными заявленный детектор нейтронов прямого заряда характеризуется повышенной технологичностью изготовления и высокими надежностными характеристиками за счет более качественных и прочных изоляционных элементов и более высокой надежности электрических соединений внутри ДПЗ на всех этапах жизненного цикла детектора, включая этап эксплуатации, а также этап испытаний детекторов, поскольку меньше изготовленных детекторов отбраковывается, и этапы транспортировки и размещения детектора в измерительный канал реакторнойIn comparison with the known, the direct charge neutron detector is characterized by increased manufacturability and high reliability characteristics due to better and more durable insulation elements and higher reliability of electrical connections inside the SCD at all stages of the detector's life cycle, including the operation phase, as well as the test stage of the detectors, since fewer manufactured detectors are rejected, and the steps of transporting and placing the detector in the measuring channel of the reactor oh

установки, так как изоляционные элементы своим выполнением и размещением сохраняют электрические цени детектора.installations, since the insulating elements, by their design and placement, retain the electrical values of the detector.

За счет повышенной технологичности изготовления заявленный детектор в сравнении с прототипом имеет меньшую стоимость изготовления более чем на 20%. Отбраковка заявленных детекторов после изготовления до этапа размещения в измерительный канал реакторной установки снизилась более чем на 10% в сравнении с прототипом.Due to the increased manufacturability of the claimed detector in comparison with the prototype has a lower manufacturing cost by more than 20%. The rejection of the claimed detectors after manufacture before the stage of placement in the measuring channel of the reactor installation decreased by more than 10% in comparison with the prototype.

ФГУП «НИИ НПО «Луч были разработаны, спроектированы и изготовлены опытные партии заявленных ДНЗ в соответствии с ГОСТ Р 15.201-2000 CPllli «Нродукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство и ОСТ 95 332-93 «Изделия ядерного приборостроения и радиационной техники. Правила приемки.FSUE NII NPO Luch, pilot batches of declared DNZ were developed, designed and manufactured in accordance with GOST R 15.201-2000 CPllli Production and technical products. The procedure for the development and putting products into production and OST 95 332-93 “Products of nuclear instrumentation and radiation technology. Acceptance rules.

Опытные партии заявленных ДПЗ успешно пропиш следующие виды испытаний:The experimental batches of the declared DPZ successfully registered the following types of tests:

1. Приёмо-сдаточные испытания изготовленных нейтронноизмерительных каналов и их составных частей (ДПЗ, кабель) в объёме:1. Acceptance tests of manufactured neutron measuring channels and their components (DPZ, cable) in the amount of:

1.1. ДПЗ.1.1. DPZ.

1.1.1.Контроль габаритных, установочных и присоединительных размеров, внешнего вида и маркировки.1.1.1. Control of overall, installation and connecting dimensions, appearance and marking.

1.1.2.Контроль электрического сопротивления изоляции (Кю) при температуре (25±10) С между выводами ДПЗ и между выводами ДПЗ и корпусом, Киз не менее .1.1.2. Control of electrical insulation resistance (Kyu) at a temperature of (25 ± 10) C between the terminals of the DPZ and between the conclusions of the DPZ and the housing, Keyes not less.

1.1.3.Контроль электрического сопротивления изоляции (Киз) при температуре (350-30)°С между выводами ДПЗ и между выводами ДПЗ и корпусом, Киз не менее .1.1.3. Control of the electrical insulation resistance (Keys) at a temperature of (350-30) ° C between the terminals of the DCS and between the terminals of the DCS and the housing, Keys not less.

1.1.4.Контроль электрической ёмкости (С) при температуре (25±10)°С между выводами ДПЗ и между выводами ДПЗ и корпусом, фактические значения.1.1.4. Monitoring of the electric capacitance (C) at a temperature of (25 ± 10) ° C between the terminals of the remote sensing device and between the terminals of the negative voltage sensor and the housing, actual values.

1.1.5. Контроль герметичности, натекание по гелию не более 6,65-10 м1Па/с.1.1.5. Leak control, helium leakage of not more than 6.65-10 m1Pa / s.

1.2. Кабель.1.2. Cable.

1.2.1.Контроль габаритных, установочных и присоединительных размеров, внешнего вида и маркировки.1.2.1. Control of overall, installation and connecting dimensions, appearance and marking.

1.2.2.Контроль электрического монтажа и целостности электрических цепей.1.2.2. Control of electrical installation and the integrity of electrical circuits.

1.2.3.Контроль электрического сопротивления изоляции (Диз) при температуре (25±10)С между контактами электросоединителей и между контактами электросоединителей и экранов, Киз не менее .1.2.3. Monitoring of electrical insulation resistance (Dis) at a temperature of (25 ± 10) C between the contacts of the electrical connectors and between the contacts of the electrical connectors and screens, Keys not less.

1.2.4.Контроль электрической ёмкости (С) между контактами электросоединителей и экранами, фактические значения.1.2.4. Monitoring of electrical capacitance (C) between the contacts of electrical connectors and screens, actual values.

1.2.5.Контроль герметичности оболочки кабеля, натекание по гелию не более 6,65-10- .1.2.5. Control of the tightness of the cable sheath, leakage on helium no more than 6.65-10-.

2. Предварительные испытания изготовленных нейтронноизмерительных каналов и их составных частей (ДПЗ, кабель) в объёме: 2.1. ДПЗ.2. Preliminary tests of manufactured neutron measuring channels and their components (DPZ, cable) in the amount of: 2.1. DPZ.

2.1.1.Контроль электрического сопротивления изоляции и ёмкости в соответствии с п.п. 1.1.2,1.1.3,1.1.4.2.1.1. Control of electrical insulation resistance and capacitance in accordance with paragraphs. 1.1.2,1.1.3,1.1.4.

2.1.2.Устойчивость к изгибам части ДПЗ с наружным диаметром 7,5 мм (радиус изгиба 1000 мм, угол изгиба - 30°), количеств изгибов - не менее 15, с последующим контролем электропараметров по п. 2.1.1.2.1.2. Resistance to bending of a part of DPZ with an outer diameter of 7.5 mm (bending radius 1000 mm, bending angle - 30 °), the number of bends - not less than 15, with the subsequent control of electrical parameters according to paragraph 2.1.1.

2.1.3.Контроль герметичности ДПЗ при температуре (25±10)°С, сопротивление изоляции Кш не менее , натекание по гелию не более 6,65-10- м1Па/с.2.1.3. The control of the tightness of the overpressure protection at a temperature of (25 ± 10) ° C, the insulation resistance Кш is not less than, leakage through helium is not more than 6.65-10-m1Pa / s.

2.1.4.Контроль герметичности ДПЗ при температуре (350-30)°С,2.1.4. Control of the tightness of the air inlet at a temperature of (350-30) ° C,

натекание по гелию не более 6,65-10 м .Па/с.helium leakage of not more than 6.65-10 m. Pa / s.

2.1.5.Контроль герметичности ДПЗ при температуре (150±10)С, натекание по гелию не более 6,65-10 м.Па/с.2.1.5. Control of the leak tightness at the temperature of (150 ± 10) C, leakage through helium no more than 6.65-10 m.Pa / s.

Т --T -

2.1.6.Испытания на устойчивость ДПЗ к виепшему давлению 24 МПа при (25±10)°С, сопротивление изоляции после воздействия давления не менее .2.1.6. Tests on the stability of the inert pressure drop to the outburst pressure of 24 MPa at (25 ± 10) ° C, the insulation resistance after exposure to pressure is not less.

2.1.7.Испытания на чувствительность к потоку тепловых нейтронов (коэффициент преобразования 3.0-10 ±2% Кл.м /нейтрон), разброс чувствительности к потоку тепловых нейтронов (не более ±1%), погрешность определения абсолютной чувствительности ДПЗ к линейному энерговыделению (не более 5% при доверигельной вероятности 0,95) и эффективность циркониевых экранов.2.1.7. Tests for sensitivity to thermal neutron flux (conversion coefficient 3.0-10 ± 2% Cl.m / neutron), spread of sensitivity to thermal neutron flux (no more than ± 1%), error in determining the absolute sensitivity of the remotely sensed to linear energy release ( no more than 5% with a confidence level of 0.95) and the effectiveness of zirconium screens.

2.1.8.Испытания на устойчивость ДПЗ к воздействию температуры (350-30)°С, сопротивление изоляции при температуре испытаний Киз не менее .2.1.8. Tests on the resistance of the overpressure to temperature (350-30) ° С, insulation resistance at the test temperature Keyes not less.

2.1.9.Ф)шкционирование датчика контроля герметичности, сопротивление изоляции при установке в нейтронно-измерительный канал не менее , при погружении в воду .2.1.9.F) operation of the tightness control sensor, insulation resistance when installed in the neutron-measuring channel at least, when immersed in water.

2.2.Кабель.2.2 cable

2.2.1.Испьггания на устойчивость к изгибам кабеля (радиус изгиба 150 мм 10 изгибов). Проверка целостности электрических цепей и сопротивления поп. 1.2.3.2.2.1. Testing for resistance to cable bends (bending radius 150 mm 10 bends). Checking the integrity of electrical circuits and resistance pop. 1.2.3.

2.1.2.Испытания на помехоустойчивость по методике и на оборудовании РПЦ «Курчатовский институт.2.1.2. Tests for noise immunity according to the methodology and equipment of the Russian Orthodox Church "Kurchatov Institute.

2.3.Пейтронно-измерительный канал.2.3. Peytron-measuring channel.

2.3.1. Испытания на устойчивость к механическим (вибрационным) воздействиям и сейсмостойкость, вибропрочность по ГОСТ 30630.1.2-99 метод 103-1.1, сейсмостойкость по ГОСТ 17516.1-90 - метод фиксированных частот. При проведении испытаний контроль электропараметров по п. 1.1.2. и 1.1.4., по окончании испытаний по п.п. 1.1.2, 1.1.3,1.1.4.2.3.1. Tests for resistance to mechanical (vibration) influences and seismic resistance, vibration resistance according to GOST 30630.1.2-99 method 103-1.1, seismic resistance according to GOST 17516.1-90 - fixed frequency method. During testing, control of electrical parameters according to paragraph 1.1.2. and 1.1.4., at the end of the tests in paragraphs. 1.1.2, 1.1.3,1.1.4.

2.3.2 Контроль внешнего вида и габаритных размеров нейтронноизмерительного канала и его составных частей.2.3.2 Control of the appearance and overall dimensions of the neutron measuring channel and its components.

,,

Результаты испытаний положительные. Установлено, что заявленный детектор прямой зарядаи соответствует своему функциональному назначению в качестве внутриреакторного датчика контроля энерговыделения и превосходит известные аналоги и прототип по технологичности изготовления и надежностным характеристикам.The test results are positive. It is established that the claimed direct charge detector meets its functional purpose as an in-reactor sensor for energy release control and surpasses well-known analogues and prototype in terms of manufacturability and reliability characteristics.

Claims

1. A direct charging detector comprising a collector made of an electrically conductive material with a small neutron interaction cross section, in which an emitter is placed, made of a material with a high neutron interaction cross section, emitting electrons as a result of this, an insulating element located between the emitter and the collector and made from a material with a small cross section for interaction with neutrons, a cable whose conductive core is connected to the emitter, and the sheath is hermetically attached to the collector, exl characterized in that the insulating element is made in the form of a tight packing, the collector is made in the form of a cylinder, which on the one hand has a sealing element with an inner insulating layer, and on the other hand, an insulating sleeve located between the emitter and the cable sheath.

2. The direct charging detector according to claim 1, characterized in that the emitter has an angular slot in which the current-carrying core of the cable is rigidly installed.