SU972347A1 - Устройство дл радиационного контрол стержневых ТВЭЛов - Google Patents

Description

Изобретение относится к исследованию изделий, содержащих радиоактивные материалы, и может применяться для контроля стержневых ТВЭЛов.

Известно устройство для контроля ТВЭЛов, содержащее источник нейтронов, ⁵ фильтры, держатель контролируемого ТВЭЛа со средствами его перемещения, четыре симметрично расположенных вокруг ТВЭДа детектора, подключенные к детекторам спектрометрические каналы регист- . радии и устройство обработки зарегистрированных сигналов С 1J .

Недостатками известного устройства являются необходимость использования ^1: внешнего источника нейтронов для возбуждения ядерных реакций в материале ТВЭЛа, а также невысокая точность определения картины распределения анализируемой компоненты по сечению ТВЭЛа.

Известны различные устройства для вычислительной эмиссионной топографии, содержащие держатель исследуемого объек2 та, множество симметрично расположенных вокруг держателя детекторов излучения, подключенных к системе обработки сигналов и построения изображения [2] .

Эти устройства могут, в принципе, использоваться для получения распределения делящейся компоненты в ТВЭЛе, однако они весьма сложны как с точки зрения используемых измерительных средств, так и с точки зрения вычислительных средств, используемых для восстановления изображения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов, содержащее держатель контролируемого ТВЭЛа со средствами перемещения последнего, два набора детекторов для регистрации собственного излучения ТВЭЛов в двух взаимно перпендикулярных направлениях, подключенные к детекторам спектрометрические каналы регистрации, выходы которых связаны с ЭВМ, и под

972347 4 ключенное к ЭВМ устройство визуализации [3] .

Однако при определении количества делящегося вещества не учитывается неравномерность распределения делящегося ₅ изотопа по поперечному сечению ТВЭЛа, ' в результате чего велика ошибка контроля (например при неравномерности 'содержания по сечению до 20% ошибка в величине измеренного сигнала, (искажение ю величины сигнала) достигает 50%).

Нель изобретения - повышение точности определения содержания делящегося вещества в контролируемом сечении ТВЭЛа. 15

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов, содержащее держатель контролируемого ТВЭЛа, со средствами перемещения последнего, два ₂₀ набора детекторов для регистрации собственного излучения ТВЭЛов в двух совокупностях взаимно перпендикулярных траекторий, подключенные к детекторам спект-’^л рометрические каналы регистрации, выходы^ которых связаны с ЭВМ, и подключенное к ЭВМ устройство визуализации, введены средства получения коллимированных пучков собственного излучения контролируемого ТВЭЛа по двум наборам взаимно ₃₀ перпендикулярных траекторий, проходящих через сечение ТВЭЛа, причем каждый набор детекторов включает, по меньшей мере, два установленных с противоположных сторон держателя ТВЭЛа детектора, подключенные к выходу каждого спектромет- ³⁵ рического канала сумматор и запоминающее устройство, подключенный к выходам сумматора и запоминающего устройства для каждого спектрометрического канала делитель для получения отношений измеренных сигналов для каждой из траекторий одной совокупности к суммарной интенсивности измеренных сигналов для всех траекторий данной совокупности, подключенный к выходам делителей сигналов од- ⁴⁵ ной совокупности траекторий блок формирования корректирующих множителей и подключенный одним входом к выходу каждого запоминающего устройства умножитель, к другому входу которого подключен ⁵⁰ выход блока формирования корректирующих множителей, подключенный к делителям сигналов перпендикулярной совокупности траекторий, а выход которого подключен к ЭВМ. 55

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов.

Устройство для радиационного контроля стержневых ТВЭЛов содержит держатель контролируемого ТВЭЛа 1 (не показан) со средствами перемещения ТВЭЛа (не показаны), четыре детектора 2^-2^, излучения, перед которыми установлены подвижные коллиматоры 3^ - 3^. К каждому детектору 2^ - 2^ подключен соответствующий спектрометрический канал 4^ — , включающий, например, при использовании пропорциональных счетчиков амплитудный дискриминатор, усилитель и счетчик. К выходу каждого спектрометрического канала 4^ - 4^. подключены запоминающее устройство (ЗУ) 5^ - 5^ и сумматор 6^ -64. Один выход ЗУ 5 -5₄ и выход сумматора 6^ -64 подключены к делителю 7^ - 7^. Делители 7^ и 7_χ подключены к одному блоку 8_Аиг , формирования корректирующих множителей, а делители 7^ и 7ц.-к другому блоку 8_{iM 4} формирования корректирующих множителей.

Второй выход каждого ЗУ 5^ - 5 подключен к умножителю , к другому входу каждого из которых подключен соответствующий выход блоков формирования 8/|_й2_ и 3?>_И4 · Выходы умножителей — 94 подключены к ЭВМ 10. Блоки 8.. „ и 8,. . снабжены соответст1И I эиД венно двумя выходами каждый 11 и 12, 13 и 14.

'Устройство работает следующим образом.

Каждая пара коллиматоров и 3j - З4 вырезает узкие коллимированные пучки собственного излучения контролируемого ТВЭЛа 1. При движении указанных пар коллиматоров производится линейное сканирование излучения ТВЭЛа по двум взаимно перпендикулярным направлениям, в результате чего можно получить сигналы, относящиеся к двум совокупностям взаимноперпендикулярных траекторий, проходящих через контролируемый ТВЭЛ 1. Эти сигналы получают путем детектирования собственного излучения ТВЭЛа 1 с помощью детекторов 2^ - 2^ в фиксированных положениях пар коллиматоров 3^ - 3^, 3^ - 3₄, а также преобразования выходных сигналов детекторов 2^ 24 В спектрометрических каналах 4^-4^ Выходные сигналы спектрометрических каналов 4_Л - 4 д представляют собой величины, пропорциональные абсолютным интенсивностям собственного излучения ТВЭЛа 1 за каждым из коллиматоров 3^ З4 в его фиксированном положении. Эти величины поступают в сумматор 6^ - 6^ и запоминаются в ЗУ 5^ - 5^. По окончании цикла сканирования в сумматоре

- 6д формируется величина, пропорциональная суммарной интенсивности собственного излучения ТВЭЛа 1 для одной совокупности траекторий (с одной стороны ТВЭЛа в каждом сумматоре), а в ЗУ 5

5^ - 5^ запоминаются все значения интенсивностей для каждой отдельной траек тории той же совокупности. Делитель 7^ 7^ осуществляет последовательное или параллельное деление интенсивностей на суммарную интенсивность, в результате чего получается набор относительных величин, для которых устранено влияние ряда внешних факторов (например абсолютного размера ТВЭЛа 1). ^,5

Сигналы с делителей- 7^ - 7^и 7^-7^ соответствующих двум совокупностям траекторий также в последовательном или параллельном режимах, поступают в блоки формирования коректируюших множителей ²⁰ 8^ и 2. ^{и в} которых из каждой пары относительных сигналов, соответствующих одной траектории, получают два корректи рующих множителя, один из которых поступает на выход 11 или 13, а другой - ²⁵ на выход 12 или 14. Корректирующие множители с указанных выходов блоков ^и поступают на входы умножителей 9^ - 9₄ и 9^ - 9₂, на другие входы которых поступают сигналы с ЗУ 30 5^- 5^ и 5₄ - 5^. В указанных умножителях 9^ - 9^ происходит перемножение сигналов, пропорциональных интенсивностям собственного излучения ТВЭЛа 1 для каждой траектории, на корректирую- 35 щие множители, полученные по каждой паре сигналов для каждой из траекторий перпендикулярной совокупности , В результате этого, если количество траекторий в каждой совокупности равно И , то с каж- 40 дого умножителя 9₄ - 9д в ЭВМ 10 поступает у}²' скорретированных величин. В ЭВМ 10 эти величины обрабатываются в соответствии с известным алгоритмом для получения картины распределения и ра- 45 счета содержания делящейся компоненты в исследуемом слое.

Для надлежащей синхронизации работы в устройстве содержатся средства, синхронизации (не показаны), связанные с меха- $о низмами перемещения коллиматоров 3^ Зд, ЗУ 5₄ - 5^, сумматоры 6^ - . ·

Работой делителей 7^ - 7^ , умножителей 9^- 0^, блоков формирования 8_4и2. ^{и МОГ}У^Т управлять тактовые ийпуль- 55 сы ЭВМ 10.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения содержания делящейся компоненты в сечении стержневого ТВЭЛа по сравнению с известным устройством того же назначения, в то же время является более простым по выполнению нежели устройства для эмиссионной томографии.

Claims (3)

1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАДИАиИОННОГО КОНТРОЛЯ СТЕРЖНЕВЫХ ТВЭЛов Изобретение относитс  к исспедованию изделий, содержащих радиоактивные материалы , и может примен тьс  дл  контрол  стержневых ТВЭЛов. Известно устройство дл  контрол  ТВЭЛов, содержащее источник нейтронов, фильтры, держатель контролируемого ТВЭЛа со средствами его перемещени , четыре симметрично расположенных вокру ТВЭЛа детектора, подключенные к детекторам спектрометрические каналы регист рашш и устройство обработки зарегистрированных сигналов С 1J Недостатками известного устройства  вл ютс  необходимость использовани  внешнего источника нейтронов дл  воз ждени   дерных реакций в материале ТВЭЛа, а также невысока  точность определени  картины распределени  анализи руемой компоненты по сечению ТВЭЛа. Известны различные устройства дл  вычислительной эмиссионной топографии, содержащие держатель исследуемого объе та, множество симметрично расположенных вокруг держател  детекторов излучени , подключенных к системе обработки сигналов и построени  изображени  f 2J . Эти устройства могут, в принципе, использоватьс  дл  получени  распределени  дел щейс  компоненть в ТВЭЛе, однако они весьма сложны как с точки зрени  используемых измерительных средств, так и с точки зрени  вычислительных средств, используемых дл  восстановлени  изображени . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройств во дл  радиационного контрол  стержневых ТВЭЛов, содержащее держатель контро- Л1Чруемого ТВЭЛа со средствами перемещени  последнего, два набора детекторов дл  регистрации собственного излучени  ТВЭЛоБ в двух взаимно перпендикул рных направлени .х, подключенные к детекторам спектрометрические каналы регистрации, выходы которых св заны с ЭВМ, и подкпюченное к ЭВМ устройство визуалиэаЦ№ . 3j . Однако при определении количества дел щегос  вещества не учитываетс  неравномерность распределени  дел щегос  изотопа по поперечному сечению ТВЭЛа в результате чего велика ошибка контрол  (например при неравномерности содержани  по сечению до 2О% ошибка в величине измеренного сигнала, (искажение величины сигнала) достигает 50%). Цель изобретени  - повышение точности определени  содержани  дел щегос  вещества в контролируемом сечении ТВЗЛа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  радиационного контрол  стержневых ТВЭЛов, содержащее держатель контролируемого ТВЭЛа, со средствами перемещени  последнего, два набора детекторов дл  регистрации собственного излучени  ТВЭЛов в двух совокупност х взаимно перпендикул р1а1Х траек торий, подключенные к детекторам спектрометрические каналы регистрации, выход которых св заны с ЭВМ, и подключенное к ЭВМ устройство визуализации, введены средства получени  коллимированных пучков собственного излучени  контролируемого ТВЭЛа по двум наборам взаимно перпендикул рных траекторий, проход щих через сечение ТВЭЛа, причем каждый набор детекторов включает, по меньшей мере , два установленных с противоположных сторон держател  ТВЭЛа детектора, подключенные ,к выходу каждого спектрометрического канала сумматор и запоминающее устройство, подключенный к выходам сумматора и запоминающего устройства дл  каждого спектрометрического канала делитель дл  получени  отношений измеренных сигналов дл  каждой из траекторий одной совокупности к суммарной интенсивности измеренных сигналов дл  всех траекторий данной совокупности, подключенный к выходам делителей сигналов одной совокупности траекторий, блок формировани  корректирующих множителей и подключенный одним входом к выходу каж дого запоминающего устройства умножитель , к другому входу которого подключен выход блока формировани  корректирующих множителей, подключенный к делител м сигналов перпендикул рной совокупности траекторий, а выход которого подключен к ЭВМ. На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства дл  радиационного контрол  стержневых ТВЭЛов. Устройство дл  радиационного контрол  стержневых ТВЭЛов содержит держатель контролируемого ТВЭЛа 1 (не показан) со средствами перемещени  ТВЭЛа (не показаны), четыре детектора 2. - 2, излучений, перед которыми установлены подвижные коллиматоры 3. - 3j. К каждому детектору 2. - 2, подключен соответствующий спектрометрический канал 4 - , включающий, например, при использовании пропорциональных счетчиков амплитудный дискриминатор, усилитель и счетчик. К выходу каждого спектрометрического канала 4 - 4л. подключены запоминающее устройство (ЗУ) 5 - и сумматор 6 - 64 Один выход ЗУ 5-5 и выход сумматора 6. - 6 подключены к делителю 7. - Л . Делители 7 и 7 j подключены к одному блоку , формировани  корректирующих множителей, а делители 7- и другому блоку 8j формировани  корректирующих множителей. Второй выход каждого ЗУ 5 - 5 . подключен к умножителю 9 - 0 , к другому входу каждого из которых подключен соответствующий выход блоков формировани  . Е Ь1ходы умножителей 9 - 9 подключены к ЭВМ 1О. Блоки 8. 2 и 8 . снабжены соответственно двум  выходами каждый 11 и 12, 13 и 14. Устройство работает следующим образом. Кажда  пара коллиматоров 3 - . к 3i - Зф вырезает узкие коллимирован- ные пучки собственного излучени  контролируемого ТВЭЛа 1. При движении указанных пар коллиматоров производитс  линейное сканирование излучени  ТВЭЛа по двум взаимно перпендикул рным направлени м , в результате чего можно получить сигналы, относ щиес  к двум совокупност м взаимноперпендикул рных траекторий, проход щих через контролируемый ТВЭЛ 1. Эти сигналы получают путем детектировани  собственного излучени  ТВЭЛа 1 с помощью детекторов 2 - 2 в фиксированных положени х пар коллиматоров 3. - Зл, 3 - 3, а также преобразовани  выходных сигналов детекторов 2 2 . в спектрометрических каналах 4 -4 Выходные сигналы спектрометрических каналов 4 - 4 представл ют собой величины , пропорциональные абсолютным интенсивност м собственного излучени  ТВЭЛа 1 за каждым из коллиматоров 3 3 . в его фиксированном положении. Эти величины поступают в сумматор 6. - 6. и запоминаютс  в ЗУ 5,. - 5. По окончании цикла сканировани  в сумматоре б. - 6, формируетс  величина, пропорциональна  суммарной интенсивности собс венного излучени  ТВЭЛа 1 дл  одной совокупности траекторий (с одной стороны ТВЭЛа в каждом сумматоре), а в ЗУ - 5л запоминаютс  все значени  ин- тенсивностей дл  каждой отдельной траектории той же совокупности. Делитель 7. - JA осуществл ет последовательное или параллельное деление интенсивностей на суммарную интенсивность, в результате чего получаетс  набор относительных величин , дл  которых устранено вли ние р да внешних факторов (например абсолютного размера ТВЭЛа 1). -7 и 7,-7 Сигналы с делителей- 7. соответствующих двум совокупност м траекторий также в последовательном или параллельном режимах, поступают в блоки , л формировани  коректирующих множителей 8..  ил которых из каждой пары относительных сигналов, соответствующих .одной траектории, получают два корректирующих множител , один из которых поступает на выход 11 или 13, а другой на выход 12 или 14. Корректирующие множители с указанных выходов блоков , и поступают на входы умножителей 9 - 9 и 9 - 92 на другие входы которых поступают сигналы с ЗУ 5 - 5,, и 5 - 5-. В указанных умножител х 9 - 9 происходит перемножение сигналов, пропорциональных интенсивност м собственного излучени  ТВЭЛа 1 дл  каждой траектории, на корректирующие мнохсители, полученные по каждой паре сигналов дл  каждой из траекторий перпендикул рной совокупности , В результате этого, если количество траекторий в „ каждой совокупности равно и , то с каждого умножител  9 - 9 в ЭВМ 10 поступает у скорретированных величин. В ЭВМ 1О эти величины обрабатьшаютс  в соответствии с известным алгоритмом дл получени  картины распределени  и расчета содержани  дел щейс  компоненты в исследуемом слое. Дл  надлежащей синхронизации работы в устройстве содержатс  средства, синхро низации (не показаны), св занные с меха ниэмами перемещени  коллиматоров 3. Зд , ЗУ 5 - 5ф, сумматоры 6 - . Работой делителей 7 - , умножителей 9 - 0, блоков форм1фовани  8,j. могут управл ть тактовые импуль- сы ЭВМ 10. Предлагаемое устройство позвол ет повысить точность определени  содержани  дел щейс  компоненты в сечении 97 76 стержневого ТВЭЛа по сравнению с известным устройством того же назначени , в то же врем   вл етс  более простым по выполнению нежели устройства дл  эмиссионной томографии. Формула изобретени  Устройство дл  р)адиационного контрол  стержневых ТВЭЛов, содержащее аер- жатель контролируемогоТВЭЛа со средствами перемещени  последнего, два набора детекторов дл  регистрации собст венного излучени  ТВЭЛов в двух совокупност х перпендикул рных траекторий, подключенные к детекторам спектромет рические каналы регистрации, выходы которых св заны с ЭВМ, и подключенное к ЭВМ устройство визуализации, отличающеес  тем, что, с целью по- вьпиени  точности определени  содержани  дел щегос  вещества в контролируемом ,Mintiy M M сечении ТВЭЛа, в устройство введены средства получени  коллимированных пучков собственного излучени  контролируе- JMoro ТВЭЛа по двум наборам взаимно перпендикул рных траекторий, проход щих через сечение ТВЭЛа, причем каждый набор детекторов включает по меньшей мере два установленных с противоположных сторон держател  ТВЭЛа детектора. подключенные к выходу каждого спектрометрического канала сумматор и запоминающее устройство, подключенный к выходам сумматора и запоминающего устройства дл  каждого спектрометрического канала делитель дл  получени  отношений измеренных сигналов дл  каждой из траекторий одной совокупности к суммарной интенсивности измеренных сигналов дл  всех траекторий данной совокупности, подключенныи к выходам двух делителей сиг-« j « налов одной совокупности траекторий блок формировани  корректирующих множителей и подключенный одним входом к выходу каждого запоминающего устройства умножитель , к другому входу которого подключен выход блока формировани  корректирующих множителей, подключенный к делител м сигналов перпендикул рной совокупности граекторий.Быход которого подключен к ЭВМ. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2066786, 1кл. GO1N 23/ОО, опублик. 1971.
2. 2.Патент США Ns 4150292, кл. 250-363, опублик. 1979.
3. 3.Система контрол  распределени  плутони  и плотности виброуплотненного топлива в ТВЭЛах реактора БОР-GO. Отчет. №.105937, 1977 (прототш).