RU92969U1 - NEUTRON DETECTOR FOR REGISTRATION OF REACTOR NEUTRON RADIATION - Google Patents

NEUTRON DETECTOR FOR REGISTRATION OF REACTOR NEUTRON RADIATION Download PDF

Info

Publication number
RU92969U1
RU92969U1 RU2009140724/22U RU2009140724U RU92969U1 RU 92969 U1 RU92969 U1 RU 92969U1 RU 2009140724/22 U RU2009140724/22 U RU 2009140724/22U RU 2009140724 U RU2009140724 U RU 2009140724U RU 92969 U1 RU92969 U1 RU 92969U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neutron
radiation
photodetector
luminescent
detector
Prior art date
Application number
RU2009140724/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Егорович Довбыш
Алексей Владимирович Синицын
Виктор Владиславович Горбунов
Ольга Альбертовна Голубева
Виктор Михайлович Цветков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
Priority to RU2009140724/22U priority Critical patent/RU92969U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU92969U1 publication Critical patent/RU92969U1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Детектор нейтронов для регистрации реакторного нейтронного излучения, включающий корпус с нанесенным на его внутреннюю поверхность слоем делящегося материала, заполненный люминесцирующей газовой средой, мощность люминесцентного излучения которой линейно зависит от плотности потока нейтронов, в торец корпуса насквозь введен один из концов волоконного световода, второй конец световода соединен посредством фотоприемника, снабженного фильтром, с регистрирующей системой для измерения мощности люминесцентного излучения, отличающийся тем, что до фотоприемника посредством волоконно-оптического разветвителя организован дополнительный канал для регистрации скорости счета сцинтилляций в газовой среде, образованный ответвленной частью световода, соединенного посредством дополнительного фотоприемника с собственным фильтром с регистрирующей системой, обеспечивающей возможность счета сцинтилляций в газе от осколков деления, полученных при взаимодействии отдельных нейтронов со слоем делящегося материала. A neutron detector for detecting reactor neutron radiation, comprising a housing with a layer of fissile material deposited on its inner surface, filled with a luminescent gas medium, the luminescent radiation power of which depends linearly on the neutron flux density, one of the ends of the optical fiber is inserted through the end of the body, the other end of the fiber connected by means of a photodetector equipped with a filter with a recording system for measuring the power of luminescent radiation, characterized we note that an additional channel is organized up to the photodetector by means of a fiber optic splitter for recording the scintillation count rate in a gaseous medium, which is formed by a branch of the optical fiber connected via an additional photodetector to its own filter with a recording system, which allows scintillations in the gas to be counted from fission fragments obtained by the interaction of individual neutrons with a layer of fissile material.

Description

Полезная модель относится к детектированию нейтронных излучений и может быть использована в ядерной физике, атомной энергетике, в частности, в системах контроля и обеспечения безопасности энергетических ядерных реакторов.The utility model relates to the detection of neutron radiation and can be used in nuclear physics, nuclear energy, in particular, in systems for monitoring and ensuring the safety of nuclear power reactors.

В связи с необходимостью работы в условиях реактора детектор должен удовлетворять одному из основных требований - функционированию непосредственно от плотности потока нейтронов [1. Ионайтис P.P. Нетрадиционные средства управления ядерными реакторами. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1992.]. При этом нейтронный детектор должен обладать низкой чувствительностью к уровню гамма-фона и высокой электрофоновой устойчивостью.Due to the need to work in a reactor, the detector must satisfy one of the basic requirements — operation directly from the neutron flux density [1. Ionaitis P.P. Unconventional controls for nuclear reactors. - M.: Publishing House of MSTU. N.E.Bauman, 1992.]. In this case, the neutron detector must have low sensitivity to the level of gamma-ray background and high electronic stability.

Известен ядерно-оптический преобразователь (ЯОП), являющийся детектором нейтронного излучения, принцип работы которого заключается в прямом преобразовании кинетической энергии ядерных частиц (например, осколков деления урана) в люминесцентное излучение, регистрируемое с помощью фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) [2. Балдин С.А., Матвеев В.В. Газовые сцинтилляционные счетчики. ПТЭ, №4, 1963, стр.5-18]. Детектор выполнен в виде корпуса, заполненного газовой люминесцирующей средой с навеской из делящегося материала, и оснащен двумя ФЭУ, установленными с обоих торцов корпуса.Known nuclear optical transducer (NOP), which is a neutron radiation detector, the principle of which is to directly convert the kinetic energy of nuclear particles (for example, uranium fission fragments) into luminescent radiation recorded using photoelectron multipliers (PMTs) [2. Baldin S.A., Matveev V.V. Gas scintillation counters. PTE, No. 4, 1963, pp. 5-18]. The detector is made in the form of a casing filled with a gas luminescent medium with a sample of fissile material, and is equipped with two PMTs installed at both ends of the casing.

Недостатком таких детекторов является то, что они являются чувствительными к гамма-излучению реактора и их размещение в реакторе сопряжено с необходимостью использования высокого напряжения, подводимого к ФЭУ.The disadvantage of such detectors is that they are sensitive to the gamma radiation of the reactor and their placement in the reactor is associated with the need to use high voltage supplied to the PMT.

Известен детектор нейтронов (свидетельство на полезную модель №30008, опубл. 10.06.2003), включающий корпус, заполненный люминесцирующей газовой средой, мощность люминесцентного излучения которой линейно зависит от плотности потока нейтронов. На внутреннюю боковую поверхность корпуса нанесен слой делящегося материала. В торец корпуса насквозь введен один из концов волоконного световода, при этом другой конец световода соединен посредством фотоприемника с фильтром с регистрирующей системой для измерения мощности люминесцентного излучения.Known neutron detector (certificate for utility model No. 30008, publ. 10.06.2003), including a housing filled with a luminescent gas medium, the luminescent radiation power of which depends linearly on the neutron flux density. A layer of fissile material is deposited on the inner side surface of the housing. One of the ends of the fiber is inserted through the end of the housing, while the other end of the fiber is connected via a photodetector to a filter with a recording system for measuring the power of luminescent radiation.

Недостаток детектора состоит в том, что с его помощью можно регистрировать плотности потока нейтронов только в диапазоне 106-10l7-2c-l, ограниченном возможностями регистрирующей аппаратуры.The disadvantage of the detector is that it can be used to record neutron flux densities only in the range 10 6 -10 l7 cm -2 s -l , limited by the capabilities of the recording equipment.

Последнее техническое решение как наиболее близкое по физической и технической сущности выбрано в качестве прототипа.The last technical solution as the closest in physical and technical nature is selected as a prototype.

Решаемой задачей является контроль величины плотности потока нейтронов, наряду с рабочим и аварийным режимами, и в пусковом режиме работы реактора.The task to be solved is to control the magnitude of the neutron flux density, along with the operating and emergency modes, and in the starting mode of the reactor.

Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является расширение диапазона регистрации реакторного нейтронного излучения за счет обеспечения возможности регистрации плотности потока нейтронов до 106 см-2·с-1, что позволяет использовать детектор не только в рабочем и аварийном режимах, соответствующих плотностям потока нейтронов в диапазоне 106-1017 см-2·с-1, но и в пусковом режиме.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to expand the detection range of reactor neutron radiation by providing the possibility of detecting the neutron flux density up to 10 6 cm -2 · s -1 , which allows the detector to be used not only in operating and emergency conditions corresponding to flux densities neutrons in the range of 10 6 -10 17 cm -2 · s -1 , but also in the starting mode.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного детектора нейтронов для регистрации реакторного нейтронного излучения, включающего корпус с нанесенным на его внутреннюю поверхность слоем делящегося материала, заполненный люминесцирующей газовой средой, мощность люминесцентного излучения которой линейно зависит от плотности потока нейтронов, в торец корпуса насквозь введен один из концов волоконного световода, второй конец световода соединен посредством фотоприемника, снабженного фильтром, с регистрирующей системой для измерения мощности люминесцентного излучения, в предлагаемом детекторе до фотоприемника посредством волоконно-оптического разветвителя организован дополнительный канал для регистрации скорости счета сцинтилляций в газовой среде, образованный ответвленной частью световода, соединенного посредством дополнительного фотоприемника с собственным фильтром с регистрирующей системой, обеспечивающей возможность счета сцинтилляций в газе от осколков деления, полученных при взаимодействии отдельных нейтронов со слоем делящегося материала.The technical result is achieved by the fact that, in contrast to the known neutron detector for detecting reactor neutron radiation, including a housing with a layer of fissile material deposited on its inner surface, filled with a luminescent gas medium, the luminescent radiation power of which linearly depends on the neutron flux density, through the end face one of the ends of the fiber is introduced, the second end of the fiber is connected by means of a photodetector equipped with a filter with a recording system For measuring the luminescent radiation power, an additional channel is organized in the proposed detector to the photodetector by means of a fiber optic splitter for recording the scintillation count rate in a gaseous medium. gas from fission fragments obtained by the interaction of individual neutrons with a layer of fissile Container material.

Использование делящегося материала в виде тонкого слоя, нанесенного на внутреннюю поверхность корпуса, и передача оптического сигнала посредством помехозащищенного волоконно-оптического канала передачи информации из зоны облучения за биологическую защиту реактора, где фон ядерного излучения соответствует естественному, позволяет исключить влияние негативных факторов, связанных с работой непосредственно в реакторной зоне, а именно: влияние гамма-фона и электрических наводок на выходной сигнал детектора. При этом способность детектора нейтронов контролировать помимо плотности потока нейтронов в диапазоне 106-1017 см-2·с-1 плотности потока нейтронов в диапазоне до 106 см-2·с-1, обеспечена за счет организации еще одного канала регистрации с дополнительным 4ютонриемником с собственным фильтром и подбора регистрирующей аппаратуры, обеспечивающей возможность счета сцинтилляций в газе от осколков деления, полученных при взаимодействии отдельных нейтронов па уровне плотности потока 1-106 см-2·с-1 с тонким слоем делящегося материала на внутренней поверхности корпуса детектора.The use of fissile material in the form of a thin layer deposited on the inner surface of the casing and the transmission of an optical signal by means of an noise-protected fiber-optic channel for transmitting information from the irradiation zone for the biological protection of the reactor, where the background of the nuclear radiation corresponds to the natural one, eliminates the influence of negative factors associated with operation directly in the reactor zone, namely: the effect of gamma background and electrical interference on the detector output signal. At the same time, the ability of the neutron detector to control, in addition to the neutron flux density in the range 10 6 -10 17 cm -2 · s -1 , the neutron flux density in the range up to 10 6 cm -2 · s -1 , is ensured by the organization of another recording channel with an additional 4yutonriemnikom with proper filter selection and the recording apparatus which provides the possibility scintillation counting gas from fission fragments obtained by reacting the individual neutron flux level pa 1-10 6 cm -2 · s -1 with a thin layer of fissile material on the inner s surface of the detector housing.

На фиг. схематично представлена заявленная полезная модель, гдеIn FIG. schematically presents the claimed utility model, where

1 - корпус детектора; 2 - слой делящегося материала (источник осколков деления); 3 - люминесцирующая газовая среда; 4, 6 - волоконный световод; 5 - волоконно-оптический разветвитель; 7, 10 - фильтры, соответственно, первого и второго (дополнительного) каналов регистрации; 8, 11 - фотоприемники первого и второго каналов регистрации; 9 - широкодиапазонная регистрирующая система для измерения мощности люминесцентного излучения; 12 - регистрирующая система, обеспечивающая возможность счета сцинтилляций.1 - detector housing; 2 - a layer of fissile material (source of fission fragments); 3 - luminescent gas medium; 4, 6 - fiber optic fiber; 5 - fiber optic splitter; 7, 10 - filters, respectively, of the first and second (additional) registration channels; 8, 11 - photodetectors of the first and second recording channels; 9 - a wide-range recording system for measuring the power of luminescent radiation; 12 is a recording system that provides the ability to count scintillations.

Предлагаемый детектор нейтронов выполнен в виде корпуса 1, заполненного люминесцирующей газовой средой 3, на внутреннюю боковую поверхность которого нанесен слой делящегося материала 2. Волоконный световод 4 одним концом насквозь введен в торец корпуса 1 детектора, а другим концом подсоединен к волоконно-оптическому разветвителю 5, который разделяет световод на две ветви - световоды 6 и 6', подводящие световое излучение к двум каналам регистрации. Один из световодов - 6 соединен с регистрирующей системой 9 для измерения мощности люминесцентного излучения посредством фотоприемника 8 с фильтром 7 (первый канал регистрации), а второй световод - 6' соединен посредством дополнительного фотоприемника 11 с собственным фильтром 10 с регистрирующей системой 12 для измерения скорости счета сцинтилляций в газовой среде (дополнительный канал регистрации). В качестве люминесцирующей газовой среды используется, например бинарная смесь благородных газов He-Kr.The proposed neutron detector is made in the form of a housing 1 filled with a luminescent gas medium 3, on the inner side surface of which a layer of fissile material is deposited 2. A fiber optic cable 4 is inserted through one end into the end face of the detector housing 1 and connected to the fiber optic splitter 5 with the other end. which divides the fiber into two branches - optical fibers 6 and 6 ', leading light radiation to the two registration channels. One of the optical fibers 6 is connected to a recording system 9 for measuring the luminescent radiation power through a photodetector 8 with a filter 7 (first recording channel), and the second optical fiber 6 'is connected via an additional photodetector 11 with its own filter 10 with a recording system 12 for measuring the count rate scintillation in a gaseous medium (additional recording channel). As a luminescent gas medium, for example, a binary mixture of noble gases He-Kr is used.

Детектор нейтронов работает следующим образом. Под воздействием потока нейтронов реактора делящийся материал 2, нанесенный в виде слоя на внутреннюю поверхность корпуса 1 детектора нейтронов, испускает осколки деления, которые возбуждают газовую среду 3, что приводит к ее люминесценции. Люминесцентное излучение попадает на входной торец световода 4 и транспортируется к волоконно-оптическому разветвителю 5, где разделяется на два канала 6 и 6', но одному из которых 6 излучение попадает на фотоприемник 8 с фильтром 7, сигнал с которого обрабатывается регистрирующей системой 9 для измерения мощности люминесцентного излучения, а по второму 6' излучение попадает на фотоприемник 11 с фильтром 10, сигнал с которого обрабатывается регистрирующей системой 12 для измерения скорости счета сцинтилляций в газовой среде.The neutron detector operates as follows. Under the influence of the neutron flux of the reactor, fissile material 2, deposited in a layer on the inner surface of the housing 1 of the neutron detector, emits fission fragments that excite the gaseous medium 3, which leads to its luminescence. Luminescent radiation enters the input end of the fiber 4 and is transported to a fiber optic splitter 5, where it is divided into two channels 6 and 6 ', but one of which 6 receives radiation from a photodetector 8 with a filter 7, the signal from which is processed by the recording system 9 for measurement power of the luminescent radiation, and according to the second 6 ', the radiation enters the photodetector 11 with a filter 10, the signal from which is processed by the recording system 12 to measure the count rate of scintillations in a gaseous medium.

При плотности потока нейтронов от 1 до 106 см-2·с-1 регистрация осуществляется регистрирующей системой 12 для измерения скорости счета сцинтилляций в газовой среде. При более высоких плотностях потока нейтронов регистрация осуществляется регистрирующей системой 9 для измерения мощности люминесцентного излучения.When the neutron flux density is from 1 to 10 6 cm -2 · s -1, registration is carried out by a recording system 12 for measuring the count rate of scintillations in a gaseous medium. At higher neutron flux densities, registration is carried out by a recording system 9 for measuring the power of luminescent radiation.

Проведенные испытания заявленной полезной модели позволили подтвердить возможность ее использования для регистрации нейтронов в широком диапазоне плотностей потока нейтронов от 1 см-2·с-1 до 1017 см-2·с-1 The tests of the claimed utility model have confirmed the possibility of its use for neutron registration in a wide range of neutron flux densities from 1 cm -2 · s -1 to 10 17 cm -2 · s -1

Полученные результаты дают основание считать, что существует реальная возможность для формирования сигналов управления реактором во всех режимах его работы. Благодаря этому, предложенный детектор нейтронов найдет широкое применение в системах контроля и обеспечения безопасности энергетических ядерных реакторов.The results obtained give reason to believe that there is a real possibility for the formation of reactor control signals in all modes of its operation. Due to this, the proposed neutron detector will be widely used in monitoring systems and ensuring the safety of nuclear power reactors.

Claims (1)

Детектор нейтронов для регистрации реакторного нейтронного излучения, включающий корпус с нанесенным на его внутреннюю поверхность слоем делящегося материала, заполненный люминесцирующей газовой средой, мощность люминесцентного излучения которой линейно зависит от плотности потока нейтронов, в торец корпуса насквозь введен один из концов волоконного световода, второй конец световода соединен посредством фотоприемника, снабженного фильтром, с регистрирующей системой для измерения мощности люминесцентного излучения, отличающийся тем, что до фотоприемника посредством волоконно-оптического разветвителя организован дополнительный канал для регистрации скорости счета сцинтилляций в газовой среде, образованный ответвленной частью световода, соединенного посредством дополнительного фотоприемника с собственным фильтром с регистрирующей системой, обеспечивающей возможность счета сцинтилляций в газе от осколков деления, полученных при взаимодействии отдельных нейтронов со слоем делящегося материала.
Figure 00000001
A neutron detector for detecting reactor neutron radiation, comprising a housing with a layer of fissile material deposited on its inner surface, filled with a luminescent gas medium, the luminescent radiation power of which depends linearly on the neutron flux density, one of the ends of the optical fiber is inserted through the end of the body, the other end of the fiber connected by means of a photodetector equipped with a filter with a recording system for measuring the power of luminescent radiation, characterized we note that an additional channel is organized up to the photodetector by means of a fiber optic splitter for recording the scintillation count rate in a gaseous medium, which is formed by a branch of the optical fiber connected via an additional photodetector to its own filter with a recording system, which allows scintillations in the gas to be counted from fission fragments obtained by the interaction of individual neutrons with a layer of fissile material.
Figure 00000001
RU2009140724/22U 2009-11-03 2009-11-03 NEUTRON DETECTOR FOR REGISTRATION OF REACTOR NEUTRON RADIATION RU92969U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009140724/22U RU92969U1 (en) 2009-11-03 2009-11-03 NEUTRON DETECTOR FOR REGISTRATION OF REACTOR NEUTRON RADIATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009140724/22U RU92969U1 (en) 2009-11-03 2009-11-03 NEUTRON DETECTOR FOR REGISTRATION OF REACTOR NEUTRON RADIATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU92969U1 true RU92969U1 (en) 2010-04-10

Family

ID=42671520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009140724/22U RU92969U1 (en) 2009-11-03 2009-11-03 NEUTRON DETECTOR FOR REGISTRATION OF REACTOR NEUTRON RADIATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU92969U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3957763B2 (en) Low energy neutron detector based on lithium lanthanide borate scintillator
JP5916421B2 (en) Neutron detector
KR100931827B1 (en) Well type neutron counter with annular Hee-3 detector
CN101443679A (en) Neutron and gamma ray monitor
EA038969B1 (en) Gamma and neutron radiation detection unit
Chichester et al. Comparison of BCF-10, BCF-12, and BCF-20 scintillating fibers for use in a 1-dimensional linear sensor
Vitullo et al. Developing and testing a miniature fiber-coupled scintillator for in-core neutron counting in CROCUS
Ely et al. Final technical report for the neutron detection without helium-3 project
JP6469412B2 (en) Radioactive substance measuring instrument
JP5846960B2 (en) Radiation detector
RU2189057C2 (en) Scintillation detector of neutron and gamma radiation
RU92969U1 (en) NEUTRON DETECTOR FOR REGISTRATION OF REACTOR NEUTRON RADIATION
CN109143319A (en) Utilize CeF3Scintillator reduces the neutron detection method and apparatus of gamma-rays interference
Perrey et al. Evaluation of the in-situ performance of neutron detectors based on EJ-426 scintillator screens for spent fuel characterization
RU30008U1 (en) Neutron detector
RU2308056C1 (en) Scintillation detector
JP2012242369A (en) Radiation detector
CN108281208A (en) A kind of underwater nuclear reactor state real-time detection system
RU123544U1 (en) SCINTILLATION DETECTOR FOR NEUTRON REGISTRATION
JP2014009977A (en) Radioactive leakage water monitoring system and radioactive leakage water monitoring method
RU2259573C1 (en) Scintillation detector for fast and thermal neutrons
RU56003U1 (en) DETECTOR OF NEUTRONS AND GAMMA QUANTUM
KR20160103711A (en) Cherenkov neutron detector and detection method
Wengrowicz et al. Optimization of Neutron Detection Module based on Li-Glass scintillator and an array of SIPMs
Barbagallo et al. A thermal neutron mini-detector with SiPM and scintillating fibers