SU1057906A1 - Способ изготовлени детектора пр мой зар дки - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТЕКТОРА ПРЯМОЙ ЗАРЯДКИ, включающий изготовление эмиттера, коллектора , расположенного между ними изол тора , соединение отдельных частей детектора и последующее присоединение линии св зи, отличающийс   тем, что, с целью улучшени  метрологических характеристик и повышени  надежности детектора, внутри коллектора размещают двухслойный технологический стержень, который после засыпки порошкообразного изол тора в зазор между coллeктopoм и стержнем, волочени .через фильеру и отжига до получени  диффузионного сло  между коллектором и изол тором толщиной 0,1-1% от толщины изол тора и плотности последнего не менее 80% от теоретической, раст гивают за оба конца, затем стержень извлекают из сформированной системы коллектор-изол тор и.в полученное от верстие устанавливают калиброванный эмиттер, диаметр которого меньше внутреннего диаметра изол тора на превышение в рабочих услови х термического расширени  диаметра эмиттера над расширением внутреннего i диаметра изол тора и после присоединени  кабел  заполн ют детектор ед инертньш газом и герметизируют. 2. Способ по п. 1, 6 тл и ч а ющ и и с   тем, что технологический стержень вьшолн ют из двух жестко соединенных между собой слоев, наружный из которых выполн ют -из материала , твердость которого равна твердости материала коллектора, а внутренний - из высокопластичного СП материала, причем толпщна наружного сло  составл ет 10-15% от радиуса внутреннего сло .

Description

Изобретение относитс  к первичн измерительным преобразовател м сис тем внутриреакторного контрол  (СВРК) и может быть использовано н предпри ти х, изготавливающих дете торы пр мой зар дки (ДПЗ). Известен способ изготовлени  де тектора пр мой зар дки (ДПЗ)- путем установки между калиброванным эмит тером и коллектором высокоомного изол тора в вийе капилл рной трубки , иэ кварцевого стекла или соломки-и алунда, соединени  эмиттера с сигнальной жилой кабел , а коллектора - с его оболочкой и последующей герметизации детектора l . Установка калиброванного эмиттера обеспечивает высокую идентичност по. начальной чувствительности ДПЗ к нейтронам (1%), однако они имеют недостаточную механическую прочност и долговечность при эксплуатации в услови х активной зоны энергетического реактора. Кроме того, производство детекторов по данному спо собу св зано с трудоемкими ручными операци ми по изготовлению, отбраковке и отмывке капилл ров из кварцевого стекла. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ изготовлени  ДПЗ, включающий изготовление эмиттера,, коллектора, расположенного между ними изол тора и соединение отдельных частей детектора и последующее присоединение линии {Yj . Способ включает р д трудоемких операций, как-Tos специальную обработку и намотку кварцевой нити на поверхность эмиттера, или изготовление оплетки из кварцевых нитей с последующей установкой ее меж ду эмиттером и коллектором. При дан ном способе плотность изол тора нельз  доводить до теоретического значени , так как при этом будет на рушена однородность эмиттера из-за деформации. Поэтому изол тор делают рыхлым с увеличенной толщиной, что при ограниченном внешнем диамет ре детектора приводит либо к уменьшению диаметра эмиттера, т.е. к снижению линеЯной чувствительности детектора, либо к уменьшению толщи- ны коллектора, что снижает эффект экранировки ( -излучени  эмиттера. Таким образом в известных способах изготовлени  ДПЗ улучшение метрологических характеристик ДПЗ сопр жено со снижением их Механической про ности и долговечности, а повышение механической прочности и долговечно ти ДОЗ приводит к ухудшению метрологических характеристик. Цель изобретени  - улучшение петрологических характеристик и повышение надежности ДПЗ. Дл  достижени  поставленной цели согласно способу изготовлени  ДПЗ, включающему изготовление эмиттера, коллектора, расположенного между ними изол тора и соединение отдельных частей детектора и последующее присоединение линии св зи, внутри коллектора размещают двухслойный технологический стержень, который после засыпки порошкообразного изол тора в зазор между коллектором и стержнем волочени  черезфильеру и отжига дл  получени  диффузионного сло  между коллектором и изол тором толщиной 0,1-1% от толщины изол тора и плотности последнего не менее 80% от теоретической, раст гивеиот за оба конца, затем стержень извлекают из сф6рми;рованной системы коллек-: тор - изол тор и в полученное отверстие устанавливают калиброван ный эмиттер, диаметр которого меньше внутреннего диаметра изол тора на превышение в рабочих услови х термического расшнрени  диаметра эмиттера над расширением и внутреннего диаметра -изол тора и после присоединени  линии св зи заполн ют детектор инертЬьА и герметизируют . При этом технологический стержень выполн ют жестко соеданенных между собой, например волочением, слоев, наружный из которых выполн ют из материала, твердость котгфого равна твердости материала коллектораг а внутренний из высокопластичного материала, причем толщина наружного сло  равна 10-15% от радиуса внутреннего сло . Увеличение плотгаости иэол тора до значений не менее 80% от теоретически возможного значени  позвол ет уменьшить толщину изол тора и соответственно увеличить диаметр эмиттера и/или толщину коллектора (в пределах ограниченного внешнего диаметра детектора). Наличие переходного диффузионного сло  между коллектором и .изол тором толщиной 0,1-1% от толщины последнего позвол ет обеспечить регул рный сток объемного зар да из изол тора на коллектор и сохранить целостность иэол тора при механических воздействи х на детектор, при этом его увеличение приводит к увеличению веро тности снижени  сопротивлени  изол тора в процессе эксплуатации, а уменьш«эние - к ухудшению механичес кой прочности сцеплени  изол тора с коллектором.. Превышение внутреннего диги 4етра изол тора над диаметром эмиттера на значение положительнай разности между термическими приращени ми в рабочих услови х диаметра эмиттера и внутреннего диаметра изол тора

позвол ет при нормальных услови х ( свободно размещать калиброванный эмиттер внутри изол тора, а при рабочих услови х обеспечить отвод радиационного тепла от эмиттера через изол тор, переходный диффузионный слой и коллектор к теплоносителю . Кроме того наличие теплового контакта между эмиттером и изол то- ром исключает вибрацию эмиттера относительно изол тора и кабел . Наличие внутрри изол тора полости, ограниченной торцами э.миттера и сигнального кабел  позвол ет свободно, разместить в ней и тангенциально подвести к торцу эмиттера соединительный участок сигнальной жилы кабел  , котора  жестко св зана с эмиттером , например с помощью лазерной сварки.

Замена воздуха в упом нутой полости на инертный газ, например гелий, позвол ет увеличить внутреннее сопротивление детектора, т.е. уменьшить потерю токового сигнала . внутри детектора. Тангенциальный подвод к торцу эмиттера и превышение длины соединительного участка сигнальной жилы на 20-50% над расто нием между торцами эмиттера и кабел  позвол ет повысить безотказность работы электрического контакта между эмиттером и сигнальной жилой кабел  за счет пружинного эффекта соединительного участка сигнальной жилы, при этом увеличение длины соединительного участка за указанный верхний предел затрудн ет размещение соединительного участка йнутри упом нутой полости, а уменьшение длины соединительного участка за указанный нижний предел приводит к ухудшению пружин щих свойств соединительного участка сигнальной жилы .

Увеличение суммарной линейной плоности материалов изол тора и коллектора (в радиальном направлении) до значений не менее трех толщин сло  половинного, ослаблени  f) -излучени  эмиттера позвол ет снизить составл ющую фона сигнальных кабелей, прилегающих к коллектору снаружи, обусловленную попаданием 5 -частиц эмиттера на сигнальные жилы кабелей других совместно работающих детекторов , уменьшение упом нутой линейной плотности ниже указанного предела приводит к неприемлемому увеличению фона - излучени  эмиттера на внешней поверхности коллектора, где могут располагатьс  сигнальные кабели от других детекторов. Кроме Toiro, увелич ениё толщины коллектора способствует повышению механической прочности ДПЭ. В способе изготовлени  ДПЗ в начальной стадии вместо эмиттер(1 внутри коллектора размещают двухслойный технологический стерxeKbj окруженныйслоем порошкообразного изол тора, например MgO. Этот

стержень позвол ет полностью Исключить дефОЕ лацию калиброванного эмиттера ча стадии волочени  через фильеру, получить диффузионный слой между коллектором и изол тором толщиной 0,1-1% от толщины изол тора, а так же спрессовать изол тор до

0 плотности не ниже 80% от теоретически возможного значени .

Отжиг системы коллектор - изол тор - стержень после волочени  производ т дл  сн ти  наклепа в ма5 териале коллектора и стимулировани  процесса образовани  диффузионного сло  между коллектором и изол тором. Температуру отжига задают на уровне 70% от температуры плавлени  материала коллектора.

При этом использование технологического стержн  с наружным слоем, из нержавеющей стали и высоко пластичным внутренним слоем,

5 например из CU Ав, позвол ет после волочени  раст гивать стержень без внутреннего обрыва, отслаивать, его от изол тора и свободно извлекать стержень из полученного отверсти  внутри изол тсфа..Оптимальна  толщи0 на наружного сло  составл ет 10-15% от радауса внутреннего сло  стержн . Увеличение толщины сверх указанного . верхнего предела приводит к ухудшению пластичности стержн , необходи5 мой при его ра.ст жке, а уменьшение толщины за указанный нижний предел приводит к снижению жесткости стержи , необходимой на стадии волочени  системы коллектор - изол тор - жень.

Детектор пр мой зар дки содержит сигнальную жилу 1 кабел  дл  передачи тока от эмиттера к информационно-измерительному комплексу, кото1 1й не показан , фонова  жила 2 кабел  -дл  измерени  фонового тока в сигнальной жиле кабел , изол тор 3 кабел , оболочку 4 кабел  (служит

проводиикст тока), место 5 сварки (или спайки), коллектора, газова  полость 6, заполненна  инертным га9ОМ , например .Не, место 7 сварки (или пайки) эмиттера с сигнальной жилой кабел , эмиттер 8 (служит дл 

генерации тока под действием нейтроиов и (или) гамма-квантов ., изол тор 9 детектора (объединен с коллектором и имеет плотный контакт с эмиттером в рабочих услови х, коллектор 10 (служит экраном дл  зар женных частиц, вылетающих из эмиттера и проводником тока), диффузионный слой 11 между изол тором и коллектором , трубка 12 (дл  откачки

рздуха и заполнени  полости внугри детектора инертным газом, например Не)/ место 13 герметизации отверсти  в трубке сваркой (или пайкой ) , торцовой изол тор 14 (фиксирует эмиттер в заданном осевом положении , переходник 15 (дл  герметизации кабел  и перехода к отдельным изолированным проводникам).

ДПЗ работает в активной зоне  дерйого реактора в качестве первичного измерительного преобразовател  нейтронного и/или гамма-излучени  в посто нный электрический ток. При захвате нейтронов в эмиттер 8 испускгиотс мгновенные гамма-кванты, которые выбивают комптоновские ронЫ| вылетающие из эмиттера 8 через изол тор 9 на коллектор 10, что обеспечивает мгновенную часть токового сигнала. Возбужденные  дра испуск§ют Р -частицы, которые также вылетают из эмиттера 8 на коллек тор 10 и создают запаздывающую часть токового сигнала. Например, в случае эмиттера из Rh мгновенна  1 часть сигнала составл ет 6-8% от полного сигнала детектора. Ток детектора через посто нный контакт 7 посту на сигнальную жилу 1, а ее фоновый ток измер ют с помощью изолированной фоновой жилы 2. При этом возможно использование бесфондового одножильного кабел , тогда необходимость в фоновой жиле 2 отпадает. Дл  измерени  гамма-иэлучени  эмиттер изготовл ют из материёша мало чувствительного к нейтронам, имеющего больиюй атомный номер, например из Се.

По сравнению с базовым отечественным образцом ДПЗ/ предлагаемый ДПЗ более устойчив к ;гранспортной .тр ске, изгибу, вибрации и сейсмическим ударам. Кроме того, он более

5 устойчив к термическим и радиационным воздействи м, что обеспечивает повышение его ресурса в сопоставл емых услови х эксплуатации. Это подтверждаетс  результатами сравни10 тельных испытаний опытной партии новых детекторов и серийных детекторов базового образца в высокотемпературной гелиевой петле на реакторе МР, а также опытной эксплуатации

5 предлагаемых ДПЗ в активной зоне реактора ВВЭВ-1000.

Увеличение ресурса ДПЗ позвол ет уменьшить количество детекторов, необходимых на весь срок службы ре0 актора. Кроме того, увеличение механической прочности ДПЗ позвол ет уменьшить выход из стро  детекторов при тра нспортировке и подготовке к эксплуатации.

Предлагаемый способ изготовлени  ДПЗ по сравнению с базовым с отечественным способом позвол ет устранить трудоемкие ручные операции по отбраковке и отмывке изрл торов , изготовленных в виде капилл ра из кварцевого стекла. При этом тру доемкость и стоимость изготовлени  ДПЗ могут быть снижены за счет использовани  промышленной техноло-гии производства нагревостойких

5 кабелей на стади х волочени  и от ,жига системы коллектор - изо  тор стержень .

Claims (2)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТЕКТОРА ПРЯМОЙ ЗАРЯДКИ, включающий изготовление эмиттера, коллектора, расположенного между ними изолятора, соединение отдельных частей детектора и последующее присоединение линии связи, от ли чающийс я тем, что, с целью улучшения метрологических характеристик и повышения надежности детектора# внутри коллектора размещают двухслойный технологический стержень, который после засыпки порошкообразного изо лятора в зазор между коллектором и стержнем, волочения.через фильеру и отжига до получения диффузионного слоя между коллектором и изолятором толщиной 0,1-1% от толщины изолятора и плотности последнего не менее 80% от теоретической, растягивают за оба конца, затем стержень извлекают из сформированной системы коллектор-изолятор ив полученное от· верстие устанавливают калиброванный эмиттер, диаметр которого меньше внутреннего диаметра изолятора на превышение в рабочих условиях термического расширения диаметра эмиттера над расширением внутреннего диаметра изолятора и после присоеди- $ нения кабеля заполняют детектор инертным газом и герметизируют.

2. Способ по π. 1, о т'л и ч а ю щ и й с я тем, что технологический стержень выполняют из двух жестко соединенных между собой слоев, наружный из которых выполняют из материала, твердость которого равна твердости материала коллектора, а внутренний - из высокопластичного материала, причем толщина наружного слоя составляет 10-15% от радиуса внутреннего слоя.

10579Q6 ‘