RU2606369C1 - System of measuring concentration of boric acid in power nuclear reactor heat carrier circuit - Google Patents

System of measuring concentration of boric acid in power nuclear reactor heat carrier circuit Download PDF

Info

Publication number
RU2606369C1
RU2606369C1 RU2015139319A RU2015139319A RU2606369C1 RU 2606369 C1 RU2606369 C1 RU 2606369C1 RU 2015139319 A RU2015139319 A RU 2015139319A RU 2015139319 A RU2015139319 A RU 2015139319A RU 2606369 C1 RU2606369 C1 RU 2606369C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
measuring
laser
boric acid
mirror
Prior art date
Application number
RU2015139319A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Константинович Манкевич
Евгений Прохорович Орлов
Любовь Леонидовна Филичкина
Original Assignee
Сергей Константинович Манкевич
Евгений Прохорович Орлов
Любовь Леонидовна Филичкина
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 Сергей Константинович Манкевич, Евгений Прохорович Орлов, Любовь Леонидовна Филичкина filed Critical Сергей Константинович Манкевич
Priority to RU2015139319A priority Critical patent/RU2606369C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2606369C1 publication Critical patent/RU2606369C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
    • G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment, in particular to systems for continuous and real-time measuring the concentration of boric acid in the first circuit of a nuclear reactor heat carrier. System of measuring the concentration of boric acid in the power nuclear reactor heat carrier circuit includes the first and the second laser generators, the measuring and the reference cuvettes, the first and the second photodetector units electrically connected to the processing and control unit, as well as optical elements providing optical connection between the laser generators, the cuvettes and the photodetector units. Measurement is performed as per the absorption spectral method by illumination with a probing laser radiation of the measuring cuvette connected to the first circuit of heat carrier of a nuclear VVER-reactor.
EFFECT: technical result of the invention is higher accuracy of measurements, as well as the possibility of measuring low concentrations of boric acid in the heat carrier and providing real-time remote measurements.
7 cl, 9 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и ядерной энергетике и предназначено для использования в составе ядерного энергетического реактора атомной электростанции для непрерывного контроля и оперативного измерения концентрации борной кислоты в теплоносителе ядерного реактора типа ВВЭР. Борная кислота, содержащаяся в виде водного раствора в контуре теплоносителя, содержит химический элемент Бор-10, атомное ядро которого является эффективным поглотителем нейтронов, образующихся при работе ядерного реактора. Концентрация атомов Бора-10 в составе теплоносителя является фактором, определяющим режим работы ядерного реактора. Одновременно с этим изменение концентрации атомов Бора в составе теплоносителя используется для изменения режима работы и управления ядерным реактором. Путем изменения концентрации атомов Бора в составе теплоносителя осуществляется регулирование и компенсация выгорания топливных стержней (ТВЭЛ) в рабочем режиме ядерного реактора. Это обусловлено тем, что степень поглощения нейтронов зависит от концентрации атомов бора в составе теплоносителя. Образующиеся нейтроны вследствие наличия в составе теплоносителя атомов Бора выключаются из цепной реакции. Устраняется неравномерность распределения генерируемой мощности, возникающая при использовании стандартных управляющих механических элементов в ядерном реакторе. Поэтому точное и оперативное измерение концентрации атомов Бора в составе теплоносителя в первом контуре и подчиненных контурах необходимо для эффективного управления работой ядерного реактора и повышения безопасности атомных электростанций. Молекула борной кислоты H3BO3 содержит один атом Бора-10. Поэтому измерение концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя ядерного реактора эквивалентно измерению концентрации атомов Бора-10. Известны различные методы измерения концентрации борной кислоты в ее водных растворах, используемые в различных отраслях народного хозяйства. В ядерной энергетике основным методом измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя является химический метод измерения [1], основанный на взятии пробы вещества теплоносителя непосредственно из контура теплоносителя с помощью специального устройства для отбора пробы из основного первого контура теплоносителя непосредственно в рабочем режиме ядерного реактора [20]. Далее полученную пробу вещества теплоносителя в специальных лабораторных условиях, обеспечивающих защиту от радиации, подвергают воздействию ряда химических веществ, вызывающих люминесценцию исследуемого вещества пробы. Уровень концентрации борной кислоты определяют по интенсивности люминесценции обработанного вещества пробы из контура теплоносителя. К недостаткам данного метода определения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя следует отнести невысокую точность, особенно при определении малых концентраций борной кислоты, что обусловлено влиянием различных факторов при обработке пробы набором специальных веществ, возбуждающих люминесценцию при взаимодействии с раствором борной кислоты. Значительным недостатком данного метода является опасность радиационного поражения, которой подвергается персонал АЭС при транспортировке взятой пробы в лабораторный отсек и при осуществлении обработки и измерении параметров полученного вещества пробы. Данный метод характеризуется также малой оперативностью, так как транспортировка и обработка пробы занимает значительное количество времени и не позволяет достаточно быстро и многократно получать информацию о параметрах теплоносителя в контуре ядерного реактора.The invention relates to the field of measuring equipment and nuclear energy and is intended for use in a nuclear power reactor of a nuclear power plant for continuous monitoring and operational measurement of the concentration of boric acid in the coolant of a VVER-type nuclear reactor. Boric acid, contained in the form of an aqueous solution in the coolant circuit, contains a chemical element Bor-10, the atomic nucleus of which is an effective absorber of neutrons generated during the operation of a nuclear reactor. The concentration of Boron-10 atoms in the composition of the coolant is a factor determining the operating mode of a nuclear reactor. At the same time, a change in the concentration of boron atoms in the coolant is used to change the operating mode and control a nuclear reactor. By changing the concentration of boron atoms in the coolant, regulation and compensation of the burning of fuel rods (fuel rods) in the operating mode of a nuclear reactor is carried out. This is due to the fact that the degree of neutron absorption depends on the concentration of boron atoms in the coolant. The resulting neutrons due to the presence of boron atoms in the coolant are switched off from the chain reaction. The uneven distribution of generated power arising from the use of standard control mechanical elements in a nuclear reactor is eliminated. Therefore, an accurate and operational measurement of the concentration of boron atoms in the composition of the coolant in the primary circuit and slave circuits is necessary to effectively control the operation of a nuclear reactor and increase the safety of nuclear power plants. The boric acid molecule H 3 BO 3 contains one Boron-10 atom. Therefore, measuring the concentration of boric acid in the coolant circuit of a nuclear reactor is equivalent to measuring the concentration of Boron-10 atoms. There are various methods for measuring the concentration of boric acid in its aqueous solutions, used in various sectors of the economy. In nuclear energy, the main method for measuring the concentration of boric acid in the coolant circuit is the chemical measurement method [1], based on taking a sample of the coolant substance directly from the coolant circuit using a special device for sampling from the main primary coolant circuit directly in the operating mode of a nuclear reactor [20] ]. Further, the obtained sample of the coolant substance in special laboratory conditions that provide protection against radiation is exposed to a number of chemicals that cause luminescence of the test substance of the sample. The concentration level of boric acid is determined by the luminescence intensity of the processed sample substance from the coolant circuit. The disadvantages of this method for determining the concentration of boric acid in the coolant circuit include low accuracy, especially when determining low concentrations of boric acid, due to the influence of various factors when processing a sample with a set of special substances that excite luminescence when interacting with a solution of boric acid. A significant drawback of this method is the danger of radiation damage to which nuclear power plant personnel are exposed when transporting the sample to the laboratory compartment and when processing and measuring the parameters of the obtained sample substance. This method is also characterized by low efficiency, since the transportation and processing of the sample takes a considerable amount of time and does not allow you to quickly and repeatedly receive information about the parameters of the coolant in the circuit of a nuclear reactor.

Известны радиационные методы определения концентрации атомов Бора в составе теплоносителя в контуре ядерного реактора [2], [3], [7]. Данные методы основаны на прямом измерении параметров нейтронного потока на выходе ядерного реактора, либо используют измерение поглощения нейтронного потока при облучении вещества теплоносителя источником нейтронного излучения. Первый метод характеризуется низкой точностью и малой чувствительностью и позволяет осуществлять измерение только больших концентраций атомов Бора в составе теплоносителя. Второй метод, реализованный в устройстве [7] по патенту РФ, использует облучение вещества теплоносителя внешним источником нейтронного излучения и измерение уровня поглощения нейтронов с помощью специального измерительного прибора. При этом измерительный прибор и источник нейтронов установлены на действующем трубопроводе контура теплоносителя ядерного реактора. Облучающий измерительный поток нейтронов проходит перпендикулярно трубопроводу и протекающему веществу теплоносителя и захватывает малую часть его объема. Вследствие этого точность определения концентрации атомов Бора оказывается невысокой, особенно при определении малых концентраций Бора в составе теплоносителя. Следует отметить в качестве недостатков большую сложность монтажа и обслуживания аппаратуры радиационного измерения, которая располагается непосредственно на элементах трубопроводов контура теплоносителя в зоне действия радиации. В указанных методах отсутствует возможность контроля технического состояния радиационной измерительной аппаратуры, что существенно снижает достоверность и доверительность получаемой информации. Таким образом, известные в настоящее время методы измерения концентрации атомов Бора в составе теплоносителя в контуре ядерного реактора характеризуются невысокой точностью, большой сложностью в техническом обслуживании в условиях радиации при работе ядерного реактора, опасностью радиационного поражения обслуживающего персонала АЭС.Known radiation methods for determining the concentration of boron atoms in the composition of the coolant in the circuit of a nuclear reactor [2], [3], [7]. These methods are based on direct measurement of the parameters of the neutron flux at the outlet of a nuclear reactor, or they use the measurement of the absorption of the neutron flux when the coolant is irradiated with a neutron source. The first method is characterized by low accuracy and low sensitivity and allows the measurement of only large concentrations of boron atoms in the composition of the coolant. The second method, implemented in the device [7] according to the RF patent, uses irradiation of the coolant with an external neutron radiation source and measurement of the neutron absorption level using a special measuring device. In this case, the measuring device and the neutron source are installed on the existing pipeline of the coolant circuit of a nuclear reactor. The irradiating measuring neutron flux passes perpendicular to the pipeline and the flowing medium of the coolant and captures a small part of its volume. As a result, the accuracy of determining the concentration of boron atoms is not high, especially when determining low concentrations of boron in the composition of the coolant. It should be noted as disadvantages the great complexity of installation and maintenance of radiation measurement equipment, which is located directly on the elements of the pipelines of the coolant circuit in the radiation area. In these methods, it is not possible to control the technical condition of radiation measuring equipment, which significantly reduces the reliability and reliability of the information received. Thus, the currently known methods for measuring the concentration of boron atoms in the coolant in the circuit of a nuclear reactor are characterized by low accuracy, great difficulty in maintenance in radiation conditions during the operation of a nuclear reactor, and the danger of radiation damage to the personnel of nuclear power plants.

Наиболее точным методом определения концентрации атомов Бора в водном растворе борной кислоты является оптический фотометрический метод измерения. Применение этого метода основано на прямом фотометрировании и измерении светового потока соответствующей длины волны, прошедшего через вещество теплоносителя охлаждающего контура ядерного реактора. Для реализации этого метода измерения необходима врезка измерительной проточной оптической кюветы с оптически прозрачными окнами-иллюминаторами непосредственно в контур теплоносителя ядерного реактора посредством байпасного трубопровода. Возможен второй вариант осуществления фотометрического метода измерения концентрации борной кислоты в составе теплоносителя контура ядерного реактора, не требующий применения врезки проточной измерительной кюветы непосредственно в контур теплоносителя. Согласно этому варианту измеряемое рабочее вещество из контура теплоносителя ядерного реактора подается в измерительную кювету с прозрачными окнами по специальному дополнительному трубопроводу (ответвлению) с выхода пробоотборного устройства ядерного реактора, которое существует и используется в ядерном реакторе для получения пробы вещества теплоносителя и использования этой пробы в рассмотренном выше химическом методе определения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя ядерного реактора. При этом вещество теплоносителя в измерительную оптическую кювету подается через дополнительный трубопровод посредством автоматического дистанционно-управляемого клапана. После осуществления измерения концентрации Бора в оптической измерительной кювете, осуществляется слив вещества теплоносителя из данной измерительной кюветы в специальную емкость для дальнейшей утилизации с помощью второго выпускного дистанционно-управляемого клапана. Таким образом, наполнение измерительной оптической кюветы веществом теплоносителя из контура ядерного реактора осуществляется без контакта персонала АЭС с измерительной аппаратурой и полученным материалом пробы. При этом также не требуется осуществления специального прямого подключения (врезки) измерительной оптической кюветы к контуру теплоносителя.The most accurate method for determining the concentration of boron atoms in an aqueous solution of boric acid is an optical photometric measurement method. The application of this method is based on direct photometry and measurement of the luminous flux of the corresponding wavelength transmitted through the coolant material of the cooling circuit of a nuclear reactor. To implement this measurement method, it is necessary to insert a measuring flowing optical cuvette with optically transparent windows-portholes directly into the coolant circuit of a nuclear reactor through a bypass pipeline. A second embodiment of the photometric method for measuring the concentration of boric acid in the composition of the coolant of a nuclear reactor circuit is possible, which does not require the insertion of a flow measuring cell directly into the coolant circuit. According to this option, the measured working substance from the coolant circuit of the nuclear reactor is fed into the measuring cell with transparent windows through a special additional pipe (branch) from the outlet of the sampling device of the nuclear reactor, which exists and is used in the nuclear reactor to obtain a sample of the coolant substance and use this sample in the considered above the chemical method for determining the concentration of boric acid in the coolant circuit of a nuclear reactor. In this case, the coolant substance is supplied to the measuring optical cell through an additional pipeline by means of an automatic remote-controlled valve. After measuring the concentration of boron in the optical measuring cell, the coolant is drained from this measuring cell into a special tank for further disposal using a second outlet remote-controlled valve. Thus, the filling of the measuring optical cell with the coolant from the nuclear reactor loop is carried out without contact of the NPP personnel with the measuring equipment and the obtained sample material. At the same time, a special direct connection (insert) of a measuring optical cell to the coolant circuit is not required.

Измерения концентрации веществ в газовой или водной среде фотометрическим методом известны и с успехом применяются в различных технических отраслях. Однако применение данного метода в ядерной энергетике предъявляет определенные технические требования к аппаратуре и требует решения ряда сложных проблем и задач. Здесь следует отметить невозможность расположения аппаратуры вблизи рабочей зоны реактора и необходимость выноса измерительной аппаратуры из зоны радиационного воздействия и расположения ее на значительном расстоянии от измерительной кюветы, требование высокой точности измерения весьма малых концентраций борной кислоты (порядка 0,5 мг/л вещества теплоносителя) в конце рабочей сессии работы ядерного реактора, обеспечение высокой достоверности и доверительности полученных результатов измерений, а также требование высокой оперативности в проведении измерений. Представляемое изобретение направлено на решение указанных задач.Measurements of the concentration of substances in a gas or water medium by the photometric method are known and are successfully applied in various technical fields. However, the application of this method in nuclear energy presents certain technical requirements for the equipment and requires the solution of a number of complex problems and tasks. It should be noted the impossibility of placing the equipment near the working zone of the reactor and the need to remove the measuring equipment from the radiation exposure zone and its location at a considerable distance from the measuring cell, the requirement for high accuracy in measuring very low concentrations of boric acid (about 0.5 mg / l of coolant) in the end of the working session of the nuclear reactor, ensuring high reliability and confidence of the measurement results, as well as the requirement of high operational sti in carrying out measurements. The presented invention is aimed at solving these problems.

Известные устройства, реализующие фотометрический метод измерения концентрации веществ, содержат источник излучения, фотоприемник, измерительную кювету, с помощью которой образованы измерительный и опорный каналы измерения, схему обработки измерений. Недостатком данных устройств является сравнительно низкая точность измерений, особенно проявляющаяся при низкой концентрации измеряемых веществ из-за низкой поглощательной способности самого измеряемого вещества. Для преодоления этого недостатка обычно осуществляют увеличение длины измерительной кюветы, или используют многопроходную кювету. Однако эти методы повышения точности неприменимы при проведении измерений в условиях ядерного реактора. Известен двухлучевой фотометр с многопроходовой кюветой [4] по патенту Англии №1157086. Устройство содержит источник излучения, измерительный и сравнительный каналы (кюветы), зеркальный модулятор, фотоприемник, блок преобразования сигналов. К недостаткам устройства следует отнести низкую точность измерений.Known devices that implement the photometric method for measuring the concentration of substances contain a radiation source, a photodetector, a measuring cell, with which the measuring and reference measurement channels are formed, a measurement processing circuit. The disadvantage of these devices is the relatively low measurement accuracy, especially manifested at a low concentration of the measured substances due to the low absorption capacity of the measured substance. To overcome this drawback, an increase in the length of the measuring cell is usually carried out, or a multi-pass cell is used. However, these methods of increasing accuracy are not applicable for measurements in a nuclear reactor. Known two-beam photometer with a multi-pass cell [4] according to the patent of England No. 1157086. The device contains a radiation source, measuring and comparative channels (cuvettes), a mirror modulator, a photodetector, a signal conversion unit. The disadvantages of the device include the low accuracy of measurements.

Известно устройство [5] по патенту РФ №2022239, предназначенное для оптико-абсорбционного анализа газовой смеси. Устройство содержит инфракрасный источник излучения, широкополосный фильтр, измерительную кювету, интерференционный фильтр, фотоприемник, заполненный закисью азота. К недостаткам данного устройства следует отнести низкую точность измерения, что обусловлено нестабильностью параметров источника ИК- излучения и приемника излучения и отсутствием возможности компенсации данной нестабильности. В качестве прототипа выбрано наиболее близкое по технической сущности устройство по патенту РФ №750287 [6]. Устройство представляет собой двухлучевой фотометр и предназначено для оптико-абсорбционного анализа и определения концентраций веществ в жидкой фазе. Данное устройство содержит источник излучения с конденсором, многопроходовую (двупроходовую) кювету с исследуемым веществом, измерительный и сравнительный каналы, интерференционный фильтр, два фотоприемника, зеркальный механический модулятор, разностный каскад, блок обработки сигналов и управления. К недостаткам данного устройства следует отнести низкую точность измерений, особенно проявляющуюся при измерении малых концентраций веществ. Это обусловлено невозможностью увеличения длины измерительной кюветы при измерении малых концентраций вещества, а также влиянием разброса в чувствительности двух используемых фотоприемников и отсутствия компенсации этого разброса. Следует также отметить принципиальную невозможность использования измерительного оптического устройства, созданного по данной схеме, для проведения измерений в условиях действующего ядерного реактора. Это обусловлено рядом специфических требований, предъявляемых к аппаратуре для измерения параметров теплоносителя в первом контуре ядерного реактора. К таким требованиям и действующим факторам относится невозможность расположения измерительной аппаратуры вблизи ядерного реактора и необходимость выноса аппаратуры в отдельное, защищенное от радиации помещение на значительном расстоянии от реактора - порядка 50-100 метров, а также невозможность увеличения длины измерительной кюветы свыше одного метра и невозможность использования многоходовой кюветы, имеющей увеличенные габариты (в диаметре) и требующей периодического обслуживания техническим персоналом.A device [5] according to the patent of the Russian Federation No. 2022239, designed for optical absorption analysis of a gas mixture. The device contains an infrared radiation source, a broadband filter, a measuring cell, an interference filter, a photodetector filled with nitrous oxide. The disadvantages of this device include the low accuracy of the measurement, which is due to the instability of the parameters of the source of infrared radiation and the radiation receiver and the inability to compensate for this instability. As a prototype, the device closest in technical essence to the patent of the Russian Federation No. 750287 [6] was selected. The device is a two-beam photometer and is intended for optical absorption analysis and determination of concentrations of substances in the liquid phase. This device contains a radiation source with a condenser, a multi-pass (two-pass) cuvette with the test substance, a measuring and comparative channels, an interference filter, two photodetectors, a mirror mechanical modulator, a differential cascade, a signal processing and control unit. The disadvantages of this device include the low measurement accuracy, especially manifested when measuring low concentrations of substances. This is due to the impossibility of increasing the length of the measuring cell when measuring low concentrations of the substance, as well as the influence of the spread in sensitivity of the two photodetectors used and the lack of compensation for this spread. It should also be noted the fundamental impossibility of using a measuring optical device created according to this scheme for measurements in an operating nuclear reactor. This is due to a number of specific requirements for equipment for measuring the parameters of the coolant in the primary circuit of a nuclear reactor. Such requirements and current factors include the impossibility of measuring equipment being located near a nuclear reactor and the need to transfer the equipment to a separate room protected from radiation at a considerable distance from the reactor - about 50-100 meters, as well as the impossibility of increasing the length of the measuring cell over one meter and the inability to use multi-way cuvette with increased dimensions (in diameter) and requiring periodic maintenance by technical personnel.

Целью предлагаемого изобретения является преодоление указанных недостатков и создание измерительной системы для оптико-абсорбционного анализа и непрерывного дистанционного измерения концентрации борной кислоты в составе первого контура теплоносителя ядерного реактора типа ВВЭР с высокой точностью, обеспечивающей измерение малых концентраций борной кислоты. Измерение параметров первого контура теплоносителя ядерного реактора осуществляется дистанционно в автоматическом режиме и с высокой оперативностью, без участия обслуживающего персонала, который не подвергается при этом какой-либо радиационной опасности. Предлагаемая измерительная система обеспечивает возможность измерения с высокой точностью больших концентраций борной кислоты в составе теплоносителя порядка десятков граммов на литр вещества теплоносителя - в начале рабочей сессии ядерного реактора, а также измерение малых концентраций борной кислоты в составе вещества теплоносителя порядка 0,5-0,1 мг/л в конце рабочей сессии ядерного реактора. Это реализуется благодаря использованию специальных средств, обеспечивающих многократное прохождение измерительного зондирующего лазерного излучения через измерительную кювету с ограниченными габаритами, допускающими использование в условиях ядерного реактора. При этом вблизи ядерного реактора находится только измерительная кювета, которая посредством волоконно-оптической линии соединена с основной измерительной аппаратурой системы измерений, вынесенной в отдельное помещение, безопасное в радиационном отношении.The aim of the invention is to overcome these drawbacks and create a measuring system for optical absorption analysis and continuous remote measurement of boric acid concentration in the primary circuit of the coolant of a WWER-type nuclear reactor with high accuracy, which ensures the measurement of low concentrations of boric acid. Measurement of the parameters of the primary coolant of a nuclear reactor is carried out remotely in an automatic mode and with high efficiency, without the participation of maintenance personnel who are not exposed to any radiation hazard. The proposed measuring system provides the ability to measure with high accuracy large concentrations of boric acid in the composition of the coolant of the order of tens of grams per liter of coolant at the beginning of the working session of a nuclear reactor, as well as the measurement of small concentrations of boric acid in the composition of the coolant of the order of 0.5-0.1 mg / l at the end of a working session of a nuclear reactor. This is realized through the use of special tools that provide multiple passage of the measuring probe laser radiation through a measuring cell with limited dimensions that can be used in a nuclear reactor. At the same time, only a measuring cell is located near the nuclear reactor, which is connected via a fiber-optic line to the main measuring equipment of the measurement system, which is located in a separate room that is safe in radiation terms.

Достигаемым техническим результатом является увеличение точности измерения концентрации борной кислоты в составе первого контура теплоносителя ядерного реактора, реализация измерений малых концентрации борной кислоты в составе теплоносителя, обеспечение высокой оперативности проведения измерений дистанционно на значительном расстоянии от действующего ядерного реактора без участия обслуживающего персонала.Achievable technical result is an increase in the accuracy of measuring the concentration of boric acid in the primary circuit of the coolant of a nuclear reactor, the implementation of measurements of small concentrations of boric acid in the composition of the coolant, ensuring high efficiency of measurements remotely at a considerable distance from the existing nuclear reactor without the participation of maintenance personnel.

Указанный технический результат достигается следующим образом. The specified technical result is achieved as follows.

1. В системе измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя энергетического ядерного реактора, содержащей первый лазерный генератор, измерительную и эталонную кюветы, электрически связанные первый фотоприемный блок и блок обработки и управления, второй фотоприемный блок, выход которого подключен к блоку обработки и управления, управляющий вход первого лазерного генератора подключен к блоку обработки и управления, введены второй лазерный генератор, третий фотоприемный блок, первый и второй модуляторы лазерного излучения, четыре управляемых ослабителя, два выносных зеркала с блоками управления, последовательно установленные на оптической оси измерительной кюветы оптически связанные первый уголковый отражатель, первый светоделитель, оптический выход которого связан с оптическим входом измерительной кюветы, второй уголковый отражатель, оптически связанный с оптическим выходом измерительной кюветы, последовательно установленные на оптической оси эталонной кюветы оптически связанные третий уголковый отражатель, второй светоделитель, оптический выход которого связан с оптическим входом эталонной кюветы, четвертый уголковый отражатель, оптически связанный с оптическим выходом эталонной кюветы, оптически связанные первый адаптер волокна, волоконно-оптическая линия и второй адаптер волокна, оптический выход которого связан с оптическим входом первого светоделителя, а также введены четыре отражательных зеркала и четыре полупрозрачных зеркала, при этом выход первого лазерного генератора посредством первого отражательного зеркала связан с оптическим входом первого модулятора лазерного излучения, выход второго лазерного генератора посредством третьего полупрозрачного зеркала связан с оптическим входом первого модулятора лазерного излучения, оптический выход которого через первое полупрозрачное зеркало связан с оптическим входом первого адаптера волокна при выведенном первом выносном зеркале, оптический выход первого модулятора лазерного излучения при введенном первом выносном зеркале оптически связан с оптическим входом второго управляемого ослабителя, выход которого посредством четвертого отражательного зеркала связан с оптическим входом второго светоделителя, оптический вход первого адаптера волокна при выведенных первом и втором выносных зеркалах оптически связан посредством первого полупрозрачного зеркала и через четвертое полупрозрачное зеркало с оптическим входом второго модулятора лазерного излучения и с оптическим входом четвертого управляемого ослабителя, оптический выход которого связан с оптическим входом второго фотоприемного блока, оптический выход второго модулятора лазерного излучения оптически связан с оптическим входом первого фотоприемного блока, оптический выход первого модулятора лазерного излучения посредством первого полупрозрачного зеркала и через второе полупрозрачное зеркало оптически связан с оптическим входом первого управляемого ослабителя, выход которого связан с оптическим входом третьего фотоприемного блока, оптический выход первого модулятора лазерного излучения посредством первого и второго полупрозрачных зеркал, второго и третьего отражательных зеркал и через третий управляемый ослабитель, посредством второго выносного зеркала во введенном состоянии и посредством четвертого полупрозрачного зеркала оптически связан с оптическими входами второго модулятора лазерного излучения и четвертого управляемого ослабителя, оптический вход второго управляемого ослабителя при введенном первом выносном зеркале и выведенном втором выносном зеркале оптически связан посредством первого выносного зеркала, первого полупрозрачного зеркала и четвертого полупрозрачного зеркала с оптическим входом второго модулятора лазерного излучения и с оптическим входом четвертого управляемого ослабителя, управляющие входы второго лазерного генератора, первого и второго модуляторов лазерного излучения, первого, второго, третьего и четвертого управляемых ослабителей, подключены к блоку обработки и управления, блоки управления первым и вторым выносными зеркалами подключены к блоку обработки и управления, выход третьего фотоприемного блока подключен к блоку обработки и управления.1. In the system for measuring the concentration of boric acid in the coolant circuit of an energy nuclear reactor containing a first laser generator, a measuring and reference cell, electrically coupled to the first photodetector unit and the processing and control unit, the second photodetector unit, the output of which is connected to the processing and control unit, controlling the input of the first laser generator is connected to the processing and control unit, the second laser generator, the third photodetector unit, the first and second laser radiation modulators are introduced I, four controlled attenuators, two remote mirrors with control units, sequentially mounted on the optical axis of the measuring cell, optically coupled to the first corner reflector, the first beam splitter, the optical output of which is connected to the optical input of the measuring cell, the second corner reflector, optically connected to the optical output of the measuring cell optically coupled third angular reflector, second beam splitter, optical output, sequentially mounted on the optical axis of the reference cell One of which is connected to the optical input of the reference cell, the fourth corner reflector, optically coupled to the optical output of the reference cell, optically coupled to the first fiber adapter, a fiber optic line and a second fiber adapter, the optical output of which is connected to the optical input of the first beam splitter, and four reflective mirrors and four translucent mirrors, wherein the output of the first laser generator through the first reflective mirror is connected to the optical input of the first laser modulator radiation, the output of the second laser generator through a third translucent mirror is connected to the optical input of the first laser modulator, the optical output of which through the first translucent mirror is connected to the optical input of the first fiber adapter when the first remote mirror is output, the optical output of the first laser radiation modulator when the first remote the mirror is optically connected to the optical input of the second controlled attenuator, the output of which by means of a fourth reflectively of the mirror is connected to the optical input of the second beam splitter, the optical input of the first fiber adapter when the first and second remote mirrors are pulled out is optically connected through the first translucent mirror and through the fourth translucent mirror to the optical input of the second laser modulator and to the optical input of the fourth controlled attenuator, the optical output of which connected to the optical input of the second photodetector unit, the optical output of the second laser radiation modulator is optically connected to the optical the input of the first photodetector block, the optical output of the first laser modulator through the first translucent mirror and through the second translucent mirror is optically connected to the optical input of the first controlled attenuator, the output of which is connected to the optical input of the third photodetector, the optical output of the first laser modulator by the first and second translucent mirrors, second and third reflective mirrors and through a third controllable attenuator, by means of a second optical mirror in the entered state and through the fourth translucent mirror is optically connected to the optical inputs of the second laser radiation modulator and the fourth controlled attenuator, the optical input of the second controlled attenuator when the first remote mirror is inserted and the second remote mirror is brought out is optically connected through the first remote mirror, the first translucent mirror and the fourth translucent mirror with an optical input of the second laser radiation modulator and with an optical input h tver controlled attenuator, the control inputs of the second laser generator, the first and second laser radiation modulators, the first, second, third and fourth controlled attenuators are connected to the processing and control unit, the control units of the first and second remote mirrors are connected to the processing and control unit, the output of the third photodetector unit is connected to the processing and control unit.

2. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что в ней в качестве первого лазерного генератора использован лазерный генератор ультрафиолетового диапазона длин волн.2. The measurement system according to claim 1, characterized in that it uses a laser generator of the ultraviolet wavelength range as the first laser generator.

3. Система измерения по пункту 1, отличающаяся тем, что первый и второй лазерные генераторы выполнены с возможностью перестройки длины волны генерируемого лазерного излучения.3. The measurement system according to paragraph 1, characterized in that the first and second laser generators are configured to tune the wavelength of the generated laser radiation.

4. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве светоделителя использована акустооптическая ячейка с блоком управления, подключенного к блоку обработки и управления, причем оптический вход акустооптической ячейки оптически связан с оптическим входом измерительной кюветы, а оптический выход акустооптической ячейки параллельно оптически связан с первым уголковым отражателем и оптическим выходом второго адаптера волокна.4. The measurement system according to claim 1, characterized in that an acousto-optic cell with a control unit connected to the processing and control unit is used as a beam splitter, the optical input of the acousto-optical cell being optically coupled to the optical input of the measuring cell and the optical output of the acousto-optical cell being parallel optically connected to the first corner reflector and the optical output of the second fiber adapter.

5. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что в ней эталонная кювета снабжена блоком наполнения рабочим веществом, снабженным впускным и выпускным кранами.5. The measurement system according to claim 1, characterized in that the reference cuvette is equipped with a working substance filling unit, equipped with inlet and outlet taps.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя ядерного энергетического реактора. Цифрами на фиг. 1 обозначены следующие элементы.In FIG. 1 is a block diagram of a system for measuring the concentration of boric acid in a coolant circuit of a nuclear power reactor. The numbers in FIG. 1, the following elements are indicated.

1 - первый лазерный генератор.1 - the first laser generator.

2 - измерительная кювета с оптическими окнами, прозрачными для лазерного излучения.2 - measuring cell with optical windows transparent to laser radiation.

3 - эталонная кювета, являющаяся аналогом измерительной кюветы.3 - reference cell, which is an analogue of a measuring cell.

4 - первый фотоприемный блок.4 - the first photodetector unit.

5 - второй фотоприемный блок.5 - the second photodetector unit.

6 - блок обработки и управления.6 - processing and control unit.

Далее цифрами обозначены вновь введенные элементы.Next, the numbers indicate the newly entered elements.

7 - второй лазерный генератор.7 - the second laser generator.

8 - третий фотоприемный блок.8 - the third photodetector unit.

9 - второй модулятор лазерного излучения.9 - the second modulator of laser radiation.

10 - первый модулятор лазерного излучения.10 - the first modulator of laser radiation.

11, 12, 13 и 14 - первый, второй, третий и четвертый уголковые отражатели.11, 12, 13 and 14 - the first, second, third and fourth corner reflectors.

15 - волоконно-оптическая линия.15 - fiber optic line.

16, 17 - первый и второй адаптеры волокна.16, 17 - the first and second fiber adapters.

18 - первый светоделитель, в качестве которого использовано полупрозрачное зеркало.18 - the first beam splitter, which is used as a translucent mirror.

19 - второй светоделитель, в качестве которого использовано полупрозрачное зеркало.19 - the second beam splitter, which is used as a translucent mirror.

20 - первое выносное зеркало с блоком управления 21, показанное в выведенном состоянии. Во введенном состоянии зеркало 20 занимает позицию 37.20 is a first remote mirror with a control unit 21, shown in the withdrawn state. In the entered state, the mirror 20 takes position 37.

21 - второе выносное зеркало с блоком управления 23, показанное в выведенном состоянии. Во введенном состоянии зеркало 22 занимает позицию 36.21 is a second remote mirror with a control unit 23, shown in the withdrawn state. In the entered state, the mirror 22 is in position 36.

24, 25, 26 и 27 - первый, второй, третий и четвертый управляемые ослабители.24, 25, 26 and 27 - the first, second, third and fourth controlled attenuators.

28, 29, 30 и 31 - первое, второе, третье и четвертое отражательные зеркала.28, 29, 30 and 31 - the first, second, third and fourth reflective mirrors.

32, 33, 34 и 35 - первое, второе, третье и четвертое полупрозрачные зеркала.32, 33, 34 and 35 - the first, second, third and fourth translucent mirrors.

38 - блок наполнения эталонной кюветы 3 рабочим веществом.38 - block filling the reference cell 3 with a working substance.

49, 50 - патрубки для подключения измерительной кюветы 2 к контуру теплоносителя ядерного реактора.49, 50 - nozzles for connecting the measuring cell 2 to the coolant circuit of a nuclear reactor.

Выносные зеркала 20 и 22 выполняют свои технические функции только во введенном состоянии в оптическую схему. Данное введенное состояние в оптическую схему обозначено позициями 37 для первого выносного зеркала 20 и позицией 36 для второго выносного зеркала 22. На фиг. 1 показано основное рабочее положение выносных зеркал - положение в выведенном состоянии из оптической схемы. В этом рабочем состоянии к оптической измерительной схеме подключена измерительная кювета 2, в которой осуществляются измерения концентрации борной кислоты. При введенном состоянии первого выносного зеркала 20, которое устанавливается в позиции 37, к оптической измерительной схеме подключается эталонная кювета 3, в которой осуществляется измерение концентрации борной кислоты в рабочем веществе эталонной кюветы 3. При этом второе выносное зеркало 22 находится в выведенном состоянии. При введенном состоянии второго выносного зеркала 22, которое устанавливается в позиции 36, осуществляется совместная калибровка фотоприемных блоков 4, 5 и 8. Оптическая измерительная схема состоит из лазерных генераторов, фотоприемных блоков, двух модуляторов лазерного излучения и четырех управляемых ослабителей, а также отражательных и полупрозрачных зеркал.Remote mirrors 20 and 22 perform their technical functions only in the entered state in the optical circuit. This entered state in the optical circuit is indicated by the positions 37 for the first extension mirror 20 and the position 36 for the second extension mirror 22. FIG. 1 shows the main working position of the remote mirrors - the position in the withdrawn state from the optical circuit. In this operating state, a measuring cell 2 is connected to the optical measuring circuit, in which the concentration of boric acid is measured. When the state of the first remote mirror 20, which is set at position 37, is entered, a reference cell 3 is connected to the optical measuring circuit, in which the concentration of boric acid in the working substance of the reference cell 3 is measured. In this case, the second remote mirror 22 is in the withdrawn state. When the state of the second remote mirror 22, which is set at position 36, is entered, the photodetector blocks 4, 5, and 8 are calibrated together. The optical measuring circuit consists of laser generators, photodetector blocks, two laser radiation modulators, and four controlled attenuators, as well as reflective and translucent mirrors.

На фиг. 2 представлен второй вариант подключения волоконно-оптической линии 15 через адаптер волокна 17 к оптическому входу измерительной кюветы 2. Обозначения элементов соответствуют фиг. 1.In FIG. 2 shows a second variant of connecting the fiber optic line 15 through the fiber adapter 17 to the optical input of the measuring cell 2. The designations of the elements correspond to FIG. one.

На фиг. 3 представлен третий вариант подключения волоконно-оптической линии 15 через адаптер волокна 17 к оптическому входу измерительной кюветы 2. В данном варианте исключен первый уголковый отражатель, функции которого выполняет первый светоделитель 18, в качестве которого, как и в прежних вариантах, использовано полупрозрачное зеркало. Обозначения элементов соответствуют фиг. 1.In FIG. Figure 3 shows the third option for connecting the fiber optic line 15 through the fiber adapter 17 to the optical input of the measuring cell 2. In this embodiment, the first corner reflector is excluded, the functions of which are performed by the first beam splitter 18, which, as in previous versions, uses a translucent mirror. The designations of the elements correspond to FIG. one.

На фиг. 4 представлен вариант использования в качестве светоделителя 18 и 19 акустооптической ячейки 39. Цифрами на фиг. 3 обозначены прежние элементы, соответствующие фиг. 1, и новые элементы:In FIG. 4 shows an embodiment of the use of an acousto-optic cell 39 as a beam splitter 18. The numbers in FIG. 3, the old elements corresponding to FIG. 1, and new items:

39 - акустооптическая ячейка.39 - acousto-optical cell.

40 - блок управления акустооптической ячейкой.40 - control unit acousto-optical cell.

41 - пьезоэлемент.41 - piezoelectric element.

На фиг. 5 представлена блок-схема подключения измерительной кюветы 2 к выходу устройства отбора пробы в первом контуре теплоносителя ядерного реактора, где цифрами обозначены следующие элементы:In FIG. 5 shows a block diagram of the connection of the measuring cell 2 to the output of the sampling device in the first coolant circuit of the nuclear reactor, where the numbers indicate the following elements:

42 - трубопровод первого контура теплоносителя ядерного реактора.42 - pipeline of the primary coolant of a nuclear reactor.

43 - устройство отбора пробы из первого контура теплоносителя ядерного реактора.43 is a device for sampling from the primary coolant of a nuclear reactor.

44, 45, 46 - управляемые вентили.44, 45, 46 - controlled valves.

47 - сливной управляемый вентиль.47 - drain operated valve.

48 - контейнер для сбора отработанного вещества теплоносителя.48 - container for collecting waste coolant.

Остальные элементы соответствуют фиг. 1.The remaining elements correspond to FIG. one.

На фиг. 6 представлена последовательность обратных импульсов лазерного излучения, регистрируемых первым 4 и вторым 5 фотоприемными блоками, показанными на фиг. 1.In FIG. 6 shows a sequence of reverse laser pulses recorded by the first 4 and second 5 photodetector units shown in FIG. one.

На фиг. 7, фиг. 8 и фиг. 9 представлены результаты моделирования работы измерительной системы при проведении измерений с различными уровнями концентрации борной кислоты. Измерения представлены в виде последовательности регистрируемых обратных импульсов лазерного излучения при различных уровнях концентрации С борной кислоты в составе теплоносителя в контуре охлаждения ядерного реактора.In FIG. 7, FIG. 8 and FIG. Figure 9 presents the results of modeling the operation of the measuring system during measurements with various levels of boric acid concentration. The measurements are presented in the form of a sequence of recorded reverse pulses of laser radiation at various levels of boric acid concentration C in the composition of the coolant in the cooling circuit of a nuclear reactor.

Принцип действия предлагаемой системы измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя заключается в следующем. Измерительная система (фиг. 1) работает следующим образом.The principle of operation of the proposed system for measuring the concentration of boric acid in the coolant circuit is as follows. The measuring system (Fig. 1) works as follows.

Система осуществляет непрерывное измерение оптических параметров вещества теплоносителя непосредственно в первом контуре теплоносителя ядерного реактора. Измерение оптических параметров осуществляется абсорбционно-спектральным методом, путем пропускания лазерного излучения (ЛИ), генерируемого первым лазерным генератором поз.1 (см. фиг. 1) через измерительную кювету 2 и последующего измерения оптических параметров прошедшего через кювету 2 лазерного излучения с помощью первого фотоприемного блока 4, а также с помощью второго фотоприемного блока 5. Измерительная кювета 2 с помощью специальных патрубков 49 и 50 соединена с первым контуром теплоносителя ядерного реактора посредством специального байпаса (обходного трубопровода). Этим обеспечивается заполнение объема измерительной кюветы 2 веществом теплоносителя, циркулирующего в первом контуре теплоносителя ядерного реактора. Измерительная кювета 2 снабжена специальными оптическими окнами, прозрачными для лазерного излучения лазерных генераторов поз. 1 и 7. Измерительная кювета 2 размещена вблизи ядерного реактора в зоне действия радиации и соединена с остальной измерительной аппаратурой, размещенной в зоне отсутствия радиации, волоконно-оптической линией 15, имеющей длину порядка 50-100 метров. Таким образом, с помощью измерительной кюветы 2, размещенной отдельно от измерительной аппаратуры, осуществляется измерение оптических параметров теплоносителя непосредственно в первом контуре теплоносителя ядерного реактора. В системе измерений первый лазерный генератор поз.1 является основным источником зондирующего лазерного излучения, на длине волны которого осуществляется измерение характеристик оптического пропускания зондирующего лазерного излучения исследуемым веществом теплоносителя - раствором борной кислоты. В соответствии с характеристиками оптического поглощения излучения борной кислотой в качестве первого лазерного генератора 1 используется лазерный генератор ультрафиолетового диапазона длин волн. Второй лазерный генератор 7 является вспомогательным генератором и генерирует лазерное излучение в более длинноволновой области спектра. С помощью данного лазерного излучения осуществляется контроль и тестирование работы системы измерения, параллельная настройка оптических параметров пропускания излучения измерительной и эталонной кювет. Эталонная кювета 3 является полным аналогом измерительной кюветы 2. Эталонная кювета 3 с помощью блока наполнения 38 заполняется эталонным рабочим веществом, которым является раствор борной кислоты с известной концентрацией, или дистиллированная вода. Это позволяет осуществить точную настройку и калибровку системы измерений с использованием точно известных параметров эталонного раствора борной кислоты, содержащегося в эталонной кювете 3.The system continuously measures the optical parameters of the coolant substance directly in the primary coolant circuit of a nuclear reactor. The measurement of optical parameters is carried out by the absorption-spectral method, by transmitting laser radiation (LI) generated by the first laser generator pos. 1 (see Fig. 1) through a measuring cell 2 and then measuring the optical parameters of the laser radiation transmitted through the cell 2 using the first photodetector unit 4, as well as using the second photodetector unit 5. Measuring cell 2 using special pipes 49 and 50 is connected to the first circuit of the coolant of a nuclear reactor by means of a bypass (bypass pipe). This ensures that the volume of the measuring cell 2 is filled with the substance of the coolant circulating in the primary coolant of the nuclear reactor. Measuring cell 2 is equipped with special optical windows transparent for laser radiation of laser generators pos. 1 and 7. The measuring cell 2 is located near the nuclear reactor in the radiation area and is connected to the rest of the measuring equipment located in the absence of radiation, fiber optic line 15, having a length of about 50-100 meters. Thus, using a measuring cuvette 2, located separately from the measuring equipment, the optical parameters of the coolant are measured directly in the primary coolant of the nuclear reactor. In the measurement system, the first laser generator pos. 1 is the main source of probing laser radiation, at a wavelength of which the optical transmission characteristics of the probing laser radiation are measured with the studied coolant substance - boric acid solution. In accordance with the characteristics of optical absorption of radiation by boric acid, a laser of the ultraviolet wavelength range is used as the first laser generator 1. The second laser generator 7 is an auxiliary generator and generates laser radiation in the longer wavelength region of the spectrum. Using this laser radiation, the measurement system is monitored and tested, and the optical transmission parameters of the measuring and reference cuvettes are parallel tuned. The reference cuvette 3 is a complete analogue of the measuring cuvette 2. The reference cuvette 3 is filled with a filling unit 38 with a reference working substance, which is a boric acid solution with a known concentration, or distilled water. This allows you to fine-tune and calibrate the measurement system using the well-known parameters of the reference solution of boric acid contained in the reference cell 3.

Абсорбционно-спектральный метод основан на определении величины поглощения оптического излучения определенной длины волны при его прохождении через исследуемое вещество - теплоноситель в контуре ядерного реактора. При использовании данного метода, называемого также фотометрическим методом, осуществляется измерение величины уровня лазерного излучения соответствующей длины волны, I0, поступающего на оптический вход измерительной кюветы 2, а также измерение уровня величины лазерного излучения I, прошедшего через измерительную кювету поз. 2. После измерения и регистрации двух указанных величин лазерного излучения величина концентрации С борной кислоты в составе теплоносителя определяется по следующей формуле:The absorption-spectral method is based on the determination of the absorption of optical radiation of a certain wavelength when it passes through the test substance - the coolant in the circuit of a nuclear reactor. When using this method, also called the photometric method, a measurement is made of the level of laser radiation of the corresponding wavelength, I 0 , supplied to the optical input of the measuring cell 2, and also a measurement of the level of the amount of laser radiation I passed through the measuring cell pos. 2. After measuring and recording the two indicated values of laser radiation, the concentration C of boric acid in the composition of the coolant is determined by the following formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где V - величина, на которую уменьшается световой поток при прохождении слоя исследуемого вещества с толщиной (длиной) L: V=I0-I; К - коэффициент экстинкции борной кислоты (параметр, характеризующий способность борной кислоты поглощать оптическое излучение определенной длины волны). Размерность К - л/г см. Размерность С - г/л.where V is the value by which the light flux decreases when passing through the layer of the investigated substance with a thickness (length) L: V = I 0 -I; K is the extinction coefficient of boric acid (a parameter characterizing the ability of boric acid to absorb optical radiation of a certain wavelength). Dimension K - l / g cm. Dimension C - g / l.

Формула (1) является основной для определения концентрации вещества С в абсорбционно-спектральном методе и хорошо известна в технической литературе. В предлагаемой измерительной системе данное соотношение используется для измерения сравнительно больших и средних концентраций борной кислоты в составе теплоносителя ядерного реактора - в пределах от десятков грамм на литр в начале сессии работы ядерного реактора, до десятков миллиграмм на литр объема вещества теплоносителя в середине и конце сессионного периода работы. Для измерения малых концентраций порядка десятых долей миллиграмм на литр (мг/л) используется специальный режим измерений, рассмотренный далее. Следует отметить, что борная кислота, присутствующая в составе теплоносителя в виде водного раствора, характеризуется очень малой величиной поглощения оптического излучения и, соответственно, малой величиной коэффициента экстинкции К. Заметное поглощение оптического излучения борной кислотой имеет место в ультрафиолетовом диапазоне длин волн 200-400 нанометров, однако и в этом диапазоне поглощение излучения борной кислотой является очень малым и обуславливает принятие специальных мер для повышения чувствительности абсорбционно-спектрального метода при измерении малых значений концентрации борной кислоты, необходимых при осуществлении контроля и управления работой ядерного энергетического реактора.Formula (1) is the main one for determining the concentration of substance C in the absorption spectral method and is well known in the technical literature. In the proposed measuring system, this ratio is used to measure relatively large and medium concentrations of boric acid in the composition of the coolant of a nuclear reactor - ranging from tens of grams per liter at the beginning of a session of a nuclear reactor to tens of milligrams per liter of volume of coolant in the middle and end of the session period work. To measure small concentrations of the order of tenths of a milligram per liter (mg / l), a special measurement mode is used, which is discussed below. It should be noted that boric acid, which is present in the coolant as an aqueous solution, is characterized by a very small absorption of optical radiation and, accordingly, a small extinction coefficient K. A noticeable absorption of optical radiation by boric acid takes place in the ultraviolet wavelength range of 200-400 nanometers However, even in this range, the absorption of radiation by boric acid is very small and requires special measures to increase the sensitivity of the absorption spectrum. cial method for measuring low concentrations of boric acid values required in monitoring and controlling the operation of the nuclear power reactor.

Следует отметить, что величина (произведение) KL в формуле (1) определяет чувствительность абсорбционно-спектрального метода измерений. Действительно, основной технически измеряемой величиной является величина V в (1), которая определяется и обусловлена уменьшением уровня светового потока после прохождения измерительной кюветы, по сравнению с уровнем светового потока на входе в измерительную кювету. Измерение параметров светового потока (импульса зондирующего лазерного излучения) после прохождения через слой исследуемого вещества является основной операцией абсорбционно-спектрального метода. Основным измеряемым параметром здесь является отношение Ризм=V/I0, которое далее используется в соотношении (1) для непосредственного определения концентрации борной кислоты или других измеряемых данным методом веществ. Для обеспечения достаточно высокой точности измерений уровней световых потоков с помощью современной аппаратуры отношение Ризм должно превышать некоторый пороговый уровень измерения малых величин в указанной аппаратуре. Для современной измерительной аппаратуры такой уровень составляет величину порядка 1%, отсюда величина регистрируемого относительного уменьшения светового потока Ризм=V/I0 должна быть не меньше 0,01: Ризм>0,01. Таким образом, при осуществлении измерений абсорбционно-спектральным методом для получения высокой требуемой точности измерений относительная величина Ризм уменьшения светового потока должна быть не меньше одного процента от величины светового потока, поступающего на вход измерительной кюветы и удовлетворять соотношениюIt should be noted that the quantity (product) KL in formula (1) determines the sensitivity of the absorption spectral measurement method. Indeed, the main technically measurable quantity is the value V in (1), which is determined and caused by a decrease in the level of luminous flux after passing through the measuring cell, compared with the level of light flux at the entrance to the measuring cell. The measurement of the parameters of the light flux (pulse of the probe laser radiation) after passing through the layer of the investigated substance is the main operation of the absorption spectral method. The main measured parameter here is the ratio P ISM = V / I 0 , which is further used in relation (1) to directly determine the concentration of boric acid or other substances measured by this method. To ensure a sufficiently high accuracy of measurements of the levels of light fluxes using modern equipment, the ratio P ism must exceed a certain threshold level for measuring small values in the specified equipment. For modern measuring equipment, this level is of the order of 1%, hence the value of the recorded relative decrease in luminous flux P ISM = V / I 0 should be not less than 0.01: P ISM > 0.01. Thus, when performing measurements by the absorption-spectral method in order to obtain the high required measurement accuracy, the relative value Р ism of the decrease in the luminous flux should be not less than one percent of the luminous flux arriving at the input of the measuring cell and satisfy the relation

Figure 00000002
Figure 00000002

Можно утверждать, что величина отношения Ризм=0,01 определяет пороговую величину минимальной концентрации борной кислоты, которую можно измерить при данной известной величине экстинкции К на выбранной для измерений длине волны оптического излучения.It can be argued that the ratio Pmr = 0.01 determines the threshold value of the minimum concentration of boric acid, which can be measured at a given known extinction value K at the optical radiation wavelength selected for measurements.

Основное уравнение, связывающее падающий и прошедший световые потоки и концентрацию исследуемого вещества С, можно представить в следующей форме:The basic equation relating the incident and transmitted light fluxes and the concentration of the test substance C can be represented in the following form:

Figure 00000003
Figure 00000003

где использованы следующие величины и размерности: L [см] - толщина слоя исследуемого вещества (длина измерительной кюветы), С [мг/л] - концентрация борной кислоты, К - коэффициент экстинкции.where the following values and dimensions were used: L [cm] - layer thickness of the test substance (length of the measuring cell), C [mg / l] - concentration of boric acid, K - extinction coefficient.

Согласно соотношениям (2) и (3) минимальная измеряемая концентрация Cmin равна следующей величине, определяемой из уравненияAccording to relations (2) and (3), the minimum measured concentration C min is equal to the following value, determined from the equation

Figure 00000004
Figure 00000004

Разлагая в ряд экспоненту при малых величинах К и С, получаем для Cmin:Expanding in a series the exponential for small values of K and C, we obtain for C min :

Figure 00000005
Figure 00000005

Величина Cmin в (5) определяет минимально-возможную измеряемую концентрацию борной кислоты и является чувствительностью (потенциальной) абсорбционно-спектрального метода и одновременно чувствительностью аппаратуры, применяемой для измерений. Одновременно данная величина характеризует точность производимых измерений, так как определяет минимальную регистрируемую градацию изменения концентрации С борной кислоты в составе исследуемого вещества теплоносителя. Из (5) следует, что чувствительность метода определяется произведением величин KL и увеличивается (в смысле уменьшения минимально-регистрируемой величины Cmin) при увеличении произведения KL. Борная кислота характеризуется весьма малой величиной экстинкции (К<<1 л⋅г-1⋅см-1), что существенно увеличивает согласно (5) величину минимальной регистрируемой концентрации борной кислоты и, соответственно, приводит к ухудшению чувствительности используемой измерительной аппаратуры. Поэтому при осуществлении измерений малых концентраций борной кислоты возникает проблема увеличения чувствительности измерительной аппаратуры, решение которой предложено в представляемом изобретении. Стандартным абсорбционно-спектральным методом возможно проведение измерений сравнительно больших концентраций борной кислоты. Так, например, согласно формуле (5) при длине измерительной кюветы L=1 м, коэффициенте экстинкции борной кислоты K=0,164 на наиболее короткой длине волны современных лазерных генераторов УФ-диапазона порядка 220 нм и величине Ризм=0,01 получаем минимальное значение измеряемой концентрации борной кислоты (чувствительность системы измерений) Cmin=0,6 мг/л вещества теплоносителя.The value of C min in (5) determines the minimum possible measured concentration of boric acid and is the sensitivity of the (potential) absorption spectral method and, at the same time, the sensitivity of the equipment used for measurements. At the same time, this value characterizes the accuracy of the measurements, since it determines the minimum recorded gradation of the change in the concentration C of boric acid in the composition of the studied coolant substance. From (5) it follows that the sensitivity of the method is determined by the product of the KL values and increases (in the sense of decreasing the minimum recorded value C min ) with increasing product KL. Boric acid is characterized by a very small extinction value (K << 1 log -1 ⋅ cm -1 ), which, according to (5), significantly increases the minimum recorded concentration of boric acid and, accordingly, leads to a deterioration in the sensitivity of the used measuring equipment. Therefore, when making measurements of low concentrations of boric acid, the problem of increasing the sensitivity of measuring equipment, the solution of which is proposed in the present invention, arises. The standard absorption spectral method allows measurements of relatively high concentrations of boric acid. So, for example, according to formula (5), when the length of the measuring cell is L = 1 m, the extinction coefficient of boric acid is K = 0.164 at the shortest wavelength of modern laser generators of the UV range of the order of 220 nm and the value of Pm = 0.01, we obtain the minimum value the measured concentration of boric acid (sensitivity of the measurement system) C min = 0.6 mg / l of coolant.

Измерение больших и средних величин концентрации борной кислоты в составе теплоносителя ядерного реактора, циркулирующего через измерительную кювету 2, осуществляется следующим образом.The measurement of large and medium concentrations of boric acid in the composition of the coolant of a nuclear reactor circulating through a measuring cell 2 is carried out as follows.

Лазерный генератор 1 является основным и генерирует лазерное излучение (ЛИ) в ультрафиолетовой области спектра, в которой борная кислота обладает наибольшей поглощательной способностью, т.е. коэффициент экстинкции К имеет наибольшее значение. Второй лазерный генератор поз. 7 выполняет дополнительные функции контроля и настройки режима работы системы измерений. Лазерный генератор 7 осуществляет генерацию лазерного излучения в синей или зеленой области видимого спектра, в которой поглощение оптического излучения борной кислотой практически отсутствует, что позволяет осуществить с помощью данного лазерного излучения от лазерного генератора 7 совместную настройку и тестирование измерительной 2 и эталонной 3 кювет. Лазерные генераторы 1 и 7 работают по отдельности. Модулятор лазерного излучения 10 осуществляет формирование импульсов зондирующего лазерного излучения определенной длительности из лазерного излучения от первого 1 или второго 7 лазерных генераторов, работающих по отдельности. При этом лазерное излучение, генерируемое первым лазерным генератором 1, с его оптического выхода поступает на оптический вход первого модулятора ЛИ 10 после отражения от первого отражательного зеркала 28 и через третье полупрозрачное зеркало 34. При этом при работе первого лазерного генератора 1 второй лазерный генератор 7 находится в выключенном состоянии, и наоборот, первый лазерный генератор выключен при работе второго лазерного генератора 7, лазерное излучение с выхода которого поступает на вход первого модулятора ЛИ 10 через третье полупрозрачное зеркало 34. В предлагаемой измерительной системе предусмотрено использование лазерных генераторов 1 и 7 непрерывного излучения. В этом случае формирование импульсов ЛИ короткой длительности осуществляет первый модулятор лазерного излучения 10 по управляющим сигналам от блока обработки и управления 6. Возможно использование современных лазерных генераторов видимого и ультрафиолетового диапазонов, генерирующих импульсы лазерного излучения наносекундной длительности. В этом случае модулятор лазерного излучения 10 работает в качестве управляемого ослабителя проходящего лазерного излучения. В состав лазерных генераторов 1 и 7 входят блоки оптического формирования пучка выходного излучения. Частота повторения формируемых в модуляторе ЛИ 10 импульсов ЛИ порядка одного герца. Более высокая частота повторения не требуется, так как по одному сформированному импульсу зондирующего лазерного излучения определяется концентрация борной кислоты в теплоносителе, протекающем через измерительную кювету 2. Концентрация С - основной измеряемый параметр измерительной системы. Сформированный импульс зондирующего лазерного излучения с выхода модулятора лазерного излучения 10 поступает на вход адаптера волокна 16 волоконно-оптической линии 15 через первое полупрозрачное зеркало 32. При этом первое выносное зеркало 20 находится в выведенном состоянии, как это показано на фиг. 1. Следует отметить, что в рабочем режиме проведения измерений концентрации С в измерительной кювете 2 первое 20 и второе 22 выносные зеркала находятся в выведенном состоянии, как это показано на фиг. 1. При проведении измерений с использованием эталонной кюветы 3 первое выносное зеркало 20 с помощью блока управления 21 переводится во введенное состояние и занимает положение, показанное позицией 37 на фиг. 1. При этом выносное зеркало 22 остается в прежнем положении. При проведении режима калибровки и функционального контроля второе выносное зеркало 22 переводится во введенное состояние, отмеченное позицией 36 на фиг. 1. При этом первое выносное зеркало 20 может находиться в любом из двух указанных состояний. Адаптер волокна 16 необходим для ввода лазерного излучения в волоконно-оптическую линию 15 и для согласования параметров последней со свободным пространством. Далее лазерное излучение поступает в волоконно-оптическую линию 15, распространяется в ней до второго адаптера волокна 17 и с его выхода поступает на вход первого светоделителя 18, в качестве которого использовано полупрозрачное зеркало. Далее импульс зондирующего лазерного излучения после отражения от полупрозрачного зеркала (светоделителя) 18 распространяется вдоль оптической оси и поступает в измерительную кювету 2. Светоделитель 18 в виде полупрозрачного зеркала осуществляет разделение светового потока, идущего от левого выхода (торца) измерительной кюветы 2 на два световых потока, поступающих на уголковый отражатель 11 и на вход адаптера волокна 17. В обратном ходе светоделитель 11 направляет световые потоки, идущие от уголкового отражателя 11 и от адаптера волокна 17 на оптический вход (левый торец) измерительной кюветы 2. Таким образом, светоделитель 18 осуществляет ввод лазерного излучения в измерительную кювету 2, которая снабжена уголковыми отражателями 11 и 12, расположенными на оптической оси на входе и выходе измерительной кюветы 2. У толковые отражатели обладают способностью отражать падающее оптическое излучение назад точно по направлению прихода этого излучения. Уголковые отражатели 11 и 12 образуют оптический резонатор, в который помещена измерительная кювета 2. Введенный в такой резонатор импульс зондирующего лазерного излучения будет совершать много проходов вдоль оптической оси до полного поглощения в веществе теплоносителя - в растворе борной кислоты. При многократном проходе введенного в данный оптический резонатор импульса лазерного излучения при каждом его новом проходе вдоль оптической оси измерительной кюветы 2 часть зондирующего импульса лазерного излучения будет ответвляться посредством светоделителя 18 обратно на вход второго адаптера волокна 17, причем данное обратное поступающее на вход адаптера волокна 17 излучение распространяется точно по направлению вышедшего из адаптера волокна излучения в силу свойств отражения излучения уголковыми отражателями 11 и 12, то есть имеет место точное согласование обратно распространяющегося обратного импульса лазерного излучения с параметрами адаптера волокна 17. Далее импульс лазерного излучения, распространяющийся в обратном направлении (именуемый далее обратным лазерным излучением (ОЛИ)), проходит по волоконно-оптической линии 15 и через первый адаптер волокна 16 направляется на первое полупрозрачное зеркало 32. После отражения от полупрозрачного зеркала 32 обратное лазерное излучение поступает на четвертое полупрозрачное зеркало 35, посредством которого обратное лазерное излучение поступает одновременно на вход второго модулятора лазерного излучения 9 и на вход четвертого управляемого ослабителя 27. С выхода второго модулятора лазерного излучения 9 обратное лазерное излучение поступает на оптический вход первого фотоприемного блока 4, а с выхода четвертого управляемого ослабителя 27 обратное лазерное излучение поступает на оптический вход второго фотоприемного блока 5. Фотоприемные блоки 4 и 5 осуществляют регистрацию обратного лазерного излучения в виде серии коротких импульсов, образующихся при распространении исходного зондирующего импульса лазерного излучения от первого лазерного генератора 1 в измерительной кювете 2 и многократном отражении этого импульса от светоделителя 18. При этом второй фотоприемный блок 5 совместно с четвертым управляемым ослабителем 27 настроен на пониженную чувствительность и осуществляет прием и регистрацию первых по времени импульсов обратного лазерного излучения, прошедших небольшой путь в исследуемом веществе теплоносителя, испытавших малое поглощение и имеющих, поэтому, большой уровень энергии (амплитуды интенсивности). Второй фотоприемный блок 4 настроен на предельно высокую чувствительность и осуществляет прием и регистрацию импульсов обратного лазерного излучения, прошедших большой путь в исследуемом веществе теплоносителя по измерительной кювете, испытавших большое поглощение и имеющих, поэтому, малый уровень амплитуды. По времени данные обратные импульсы ЛИ с малой амплитудой отстоят от первого обратного лазерного импульса с большой амплитудой на некотором относительно большом расстоянии, равном времени многократного прохождения исходного зондирующего импульса лазерного излучения по измерительной кювете 2. В импульсах лазерного излучения, прошедших длинный путь по исследуемому веществу теплоносителя, заключена возможность измерения малых концентраций борной кислоты. Второй модулятор лазерного излучения 9 выполняет функции стробирующего каскада и обеспечивает пропускание указанных обратных импульсов лазерного излучения с малой амплитудой на вход высокочувствительного фотоприемного блока 4, в качестве которого возможно использование, например, фотоэлектронного умножителя. При этом данный модулятор лазерного излучения 9 осуществляет защиту высокочувствительного фотоприемного блока 4 от первых обратных импульсов лазерного излучения, имеющих большой уровень амплитуды. Защиту второго фотоприемного блока 5 осуществляет четвертый управляемый ослабитель 27, уровень пропускания которого выбран таким, что позволяет без перегрузки обеспечить прием и регистрацию в фотоприемном блоке 5 первых обратных импульсов лазерного излучения, имеющих большую амплитуду. При этом фотоприемный блок 5 теряет возможность приема и регистрации обратных импульсов с малой амплитудой, что обуславливает необходимость применения фотоприемного блока 4 с большой чувствительностью и второго модулятора лазерного излучения 9 для его защиты от первых высокоэнергетичных обратных лазерных импульсов. На фиг. 6 условно показана серия импульсов обратного лазерного излучения, регистрируемых первым 4 и вторым 5 фотоприемными блоками. Первый наиболее интенсивный импульс обратного лазерного излучения, обозначенный поз. 51 на фиг. 6, регистрируется в момент времени t1 вторым фотоприемным блоком 5. В момент времени t2 осуществляется включение (открывание) второго модулятора лазерного излучения 9, который остается в открытом состоянии до заданного момента времени t3 или еще более длительное время и осуществляет пропускание всех последних импульсов обратного лазерного излучения с малыми амплитудами. Позицией 52 на фиг. 6 обозначен стробирующий управляющий импульс, поступающий на управляющий вход модулятора лазерного излучения 9 от блока обработки и управления 6 и обеспечивающий открывание данного модулятора на момент времени приема и регистрации импульсов обратного лазерного излучения с малыми амплитудами. Формирование стробирующего импульса 52 в момент времени t2 осуществляется в блоке обработки и управления 6 со сдвигом относительно момента времени t1 появления первого импульса обратного лазерного излучения, который регистрируется вторым фотоприемным блоком 5 и информация о котором и о моменте времени t1 поступает в блок обработки и управления 6. Таким образом, фотоприемные блоки 4 и 5 осуществляют прием и регистрацию амплитуд импульсов обратного лазерного излучения, образующихся при многократном распространении исходного зондирующего импульса лазерного излучения в веществе теплоносителя вдоль оптической оси измерительной кюветы 2. В амплитудах этих лазерных импульсов заключена информация о параметрах теплоносителя в контуре ядерного реактора, а именно, информация о концентрации борной кислоты в составе теплоносителя. При этом при измерении больших концентраций борной кислоты измерение с высокой точностью осуществляется на основе определения амплитуды первого импульса обратного лазерного излучения в соответствии с ранее представленной формулой (1). Данное измерение осуществляется посредством второго фотоприемного блока 5. Измерение малых концентраций борной кислоты осуществляется на основе измерения амплитуд импульсов обратного лазерного излучения, прошедших большой путь в измерительной кювете 2 и зарегистрированных первым фотоприемным блоком 4 в пределах времени действия стробирующего импульса 52 (t2-t3). При этом определение концентрации борной кислоты для указанных импульсов обратного лазерного излучения осуществляется также на основе формулы (1), причем для длины пути, пройденного лазерным импульсом в веществе теплоносителя вместо длины измерительной кюветы L следует подставить величину пути, пройденного лазерным зондирующим импульсом при многократном прохождения по измерительной кювете 2. Эта величина пройденного путиThe laser generator 1 is the main one and generates laser radiation (LI) in the ultraviolet region of the spectrum, in which boric acid has the highest absorption capacity, i.e. extinction coefficient K is of the greatest importance. Second laser generator pos. 7 performs additional functions of monitoring and setting the operating mode of the measurement system. The laser generator 7 generates laser radiation in the blue or green region of the visible spectrum, in which the absorption of optical radiation by boric acid is practically absent, which allows using this laser radiation from the laser generator 7 to jointly configure and test a measuring 2 and reference 3 cell. Laser generators 1 and 7 operate separately. The laser radiation modulator 10 performs the formation of pulses of probe laser radiation of a certain duration from the laser radiation from the first 1 or second 7 laser generators operating separately. In this case, the laser radiation generated by the first laser generator 1, from its optical output enters the optical input of the first modulator LI 10 after reflection from the first reflective mirror 28 and through the third translucent mirror 34. In this case, when the first laser generator 1 is in operation, the second laser generator 7 is in the off state, and vice versa, the first laser generator is turned off during the operation of the second laser generator 7, the laser radiation from the output of which goes to the input of the first modulator LI 10 through the third floor transparent mirror 34. The proposed measuring system provides for the use of laser generators 1 and 7 of continuous radiation. In this case, the formation of pulses of LI short duration is carried out by the first modulator of laser radiation 10 by the control signals from the processing and control unit 6. It is possible to use modern laser generators of the visible and ultraviolet ranges, generating pulses of laser radiation of nanosecond duration. In this case, the laser modulator 10 operates as a controlled attenuator of transmitted laser radiation. The composition of the laser generators 1 and 7 includes blocks for the optical formation of the output beam. The repetition rate of 10 LI pulses generated in the LI modulator is of the order of one hertz. A higher repetition rate is not required, since the concentration of boric acid in the coolant flowing through the measuring cell 2 is determined from one generated pulse of the probe laser radiation. Concentration C is the main measured parameter of the measuring system. The generated pulse of the probe laser radiation from the output of the laser modulator 10 is fed to the input of the fiber adapter 16 of the fiber optic line 15 through the first translucent mirror 32. In this case, the first remote mirror 20 is in the withdrawn state, as shown in FIG. 1. It should be noted that in the operating mode of measuring concentration C in the measuring cell 2, the first 20 and second 22 remote mirrors are in the withdrawn state, as shown in FIG. 1. When making measurements using a reference cuvette 3, the first remote mirror 20 is transferred to the entered state using the control unit 21 and occupies the position shown at 37 in FIG. 1. In this case, the remote mirror 22 remains in the same position. In the calibration and functional control mode, the second remote mirror 22 is put into the entered state, indicated by 36 in FIG. 1. In this case, the first remote mirror 20 may be in either of the two indicated states. The fiber adapter 16 is necessary for introducing laser radiation into the fiber optic line 15 and for matching the parameters of the latter with free space. Then the laser radiation enters the fiber optic line 15, propagates in it to the second fiber adapter 17 and from its output goes to the input of the first beam splitter 18, which is used as a translucent mirror. Next, the probe laser pulse after reflection from a translucent mirror (beam splitter) 18 propagates along the optical axis and enters the measuring cell 2. The beam splitter 18 in the form of a translucent mirror separates the light flux coming from the left exit (end) of the measuring cell 2 into two light fluxes arriving at the corner reflector 11 and at the input of the fiber adapter 17. In the reverse stroke, the beam splitter 11 directs the light flux coming from the corner reflector 11 and from the fiber adapter 17 to optical input (left end) of the measuring cell 2. Thus, the beam splitter 18 introduces laser radiation into the measuring cell 2, which is equipped with angular reflectors 11 and 12 located on the optical axis at the input and output of the measuring cell 2. U sensible reflectors have the ability to reflect incident optical radiation back exactly in the direction of arrival of this radiation. Corner reflectors 11 and 12 form an optical resonator in which a measuring cell 2 is inserted. A probe laser pulse introduced into such a resonator will make many passes along the optical axis until it is completely absorbed in the coolant substance - in a boric acid solution. With multiple passage of a laser pulse introduced into a given optical resonator with each new passage along the optical axis of the measuring cell 2, a part of the probe laser pulse will be branched off through the beam splitter 18 back to the input of the second fiber adapter 17, and this radiation coming back to the input of the fiber adapter 17 propagates exactly in the direction of the radiation emanating from the adapter due to the properties of radiation reflection by corner reflectors 11 and 12, that is, it has the exact match of the backward propagating backward laser pulse with the parameters of the fiber adapter 17. Next, the laser radiation pulse propagating in the opposite direction (hereinafter referred to as reverse laser radiation (OLI)) passes through the fiber optic line 15 and is directed through the first fiber adapter 16 to the first translucent mirror 32. After reflection from the translucent mirror 32, the reverse laser radiation enters the fourth translucent mirror 35, through which the reverse laser The radiation is incident simultaneously at the input of the second laser modulator 9 and at the input of the fourth controlled attenuator 27. From the output of the second laser modulator 9, the reverse laser radiation is supplied to the optical input of the first photodetector unit 4, and the output from the fourth controlled attenuator 27 is fed back to the optical input of the second photodetector unit 5. Photodetector units 4 and 5 register the reverse laser radiation in the form of a series of short pulses generated at p the propagation of the initial probe laser pulse from the first laser generator 1 in the measuring cell 2 and the multiple reflection of this pulse from the beam splitter 18. In this case, the second photodetector 5 together with the fourth controlled attenuator 27 is configured for reduced sensitivity and receives and records the first time pulses of the reverse laser radiation that has traveled a short distance in the test substance of the coolant, experienced low absorption and, therefore, has a large energy level and (intensity amplitudes). The second photodetector unit 4 is configured for extremely high sensitivity and receives and registers pulses of reverse laser radiation, which have traveled a long way in the studied substance of the coolant along the measuring cell, which have experienced high absorption and, therefore, have a small amplitude level. In time, these return pulses of LI with a small amplitude are separated from the first reverse laser pulse with a large amplitude at some relatively large distance equal to the time of the multiple passage of the initial probe laser pulse along the measuring cell 2. In laser pulses that have traveled a long path through the studied coolant , it is possible to measure low concentrations of boric acid. The second laser radiation modulator 9 performs the functions of a gating stage and ensures the transmission of these low-amplitude return pulses of laser radiation to the input of a highly sensitive photodetector 4, for which, for example, a photoelectric multiplier can be used. Moreover, this laser radiation modulator 9 protects the highly sensitive photodetector unit 4 from the first reverse laser pulses having a large amplitude level. The second photodetector unit 5 is protected by a fourth controlled attenuator 27, the transmittance level of which is selected so that without overload it is possible to receive and register the first reverse laser pulses of large amplitude in the photodetector unit 5. In this case, the photodetector unit 5 loses the ability to receive and register reverse pulses with a small amplitude, which necessitates the use of a photodetector unit 4 with high sensitivity and a second laser radiation modulator 9 to protect it from the first high-energy reverse laser pulses. In FIG. 6 conventionally shows a series of pulses of reverse laser radiation recorded by the first 4 and second 5 photodetector blocks. The first most intense pulse of reverse laser radiation, indicated by pos. 51 in FIG. 6, is recorded at time t 1 by the second photodetector unit 5. At time t 2 , the second laser modulator 9 is turned on (open), which remains open until a given time t 3 or an even longer time and transmits all of the latter pulses of reverse laser radiation with small amplitudes. At 52 in FIG. 6, a gating control pulse arriving at the control input of the laser radiation modulator 9 from the processing and control unit 6 is indicated, and this modulator is opened at the time of reception and registration of pulses of reverse laser radiation with small amplitudes. The formation of the gate pulse 52 at time t 2 is carried out in the processing and control unit 6 with a shift relative to time t 1 of the appearance of the first pulse of the reverse laser radiation, which is recorded by the second photodetector unit 5 and information about which and about time t 1 enters the processing unit and control 6. Thus, the photodetector units 4 and 5 receive and register the amplitudes of the pulses of the reverse laser radiation generated by the multiple propagation of the initial probing and pulse of laser radiation in the substance of the coolant along the optical axis of the measuring cuvette 2. The amplitudes of these laser pulses lies parameter information of coolant in a nuclear reactor circuit, namely, information on the concentration of boric acid in the coolant composition. Moreover, when measuring high concentrations of boric acid, the measurement is carried out with high accuracy on the basis of determining the amplitude of the first pulse of the reverse laser radiation in accordance with the previously presented formula (1). This measurement is carried out by means of the second photodetector unit 5. Measurement of low concentrations of boric acid is carried out on the basis of measuring the amplitudes of the pulses of reverse laser radiation, which have traveled a long way in the measuring cell 2 and recorded by the first photodetector unit 4 within the operating time of the strobe pulse 52 (t 2 -t 3 ) In this case, the boric acid concentration for the indicated pulses of reverse laser radiation is also determined on the basis of formula (1), and for the path length traveled by the laser pulse in the coolant substance, instead of the length of the measuring cell L, substitute the path length traveled by the laser probe pulse during repeated passage through measuring cell 2. This value of the distance traveled

Figure 00000006
Figure 00000006

Здесь N - номер регистрируемого импульса обратного лазерного излучения, отсчитываемый от первого импульса обратного лазерного излучения (см. поз. 1 на фиг. 6); L - длина измерительной кюветы. Множитель, равный двойке, появляется при учете двукратного прохождения по измерительной кювете 2 каждого обратного импульса, включая и первый импульс обратного лазерного излучения, поз. 51 на фиг. 6. Таким образом, формула для определения концентрации борной кислоты С в составе теплоносителя на основе амплитуды I(N) N-го импульса обратного лазерного излучения приобретает следующий вид:Here N is the number of the detected pulse of the reverse laser radiation, counted from the first pulse of the reverse laser radiation (see pos. 1 in Fig. 6); L is the length of the measuring cell. A multiplier equal to two appears when taking into account the double passage through the measuring cell 2 of each reverse pulse, including the first pulse of the reverse laser radiation, pos. 51 in FIG. 6. Thus, the formula for determining the concentration of boric acid C in the composition of the coolant based on the amplitude I (N) of the N-th pulse of the reverse laser radiation takes the following form:

Figure 00000007
Figure 00000007

Здесь в качестве величины I следует подставлять значение величины измеренного импульса обратного лазерного излучения с номером N:I=I(N). Измерение амплитуды данного импульса осуществляет первый фотоприемный блок 4. Как следует из формулы (7) чувствительность системы измерений возросла в N раз, что обусловлено увеличением длины пути прохождения зондирующего импульса лазерного излучения через исследуемое вещество теплоносителя в N раз. Информация о величинах импульсов обратного лазерного излучения I(N), зарегистрированных первым фотоприемным блоком 4 и вторым фотоприемным блоком 5, поступает с выходов данных блоков в цифровой форме на отдельные входы блока обработки и управления 6. В блоке 6 осуществляется вычисление по приведенной формуле (7) величины концентрации С борной кислоты в составе теплоносителя. Величина концентрации С вычисляется отдельно для каждого зарегистрированного импульса лазерного излучения с номером N. При этом для определения больших уровней концентрации С достаточно ограничиться первыми импульсами лазерного излучения, зарегистрированными во втором фотоприемном блоке 5. При измерении малых уровней концентрации С борной кислоты определение концентрации С осуществляется на основе измеренных величин уровней импульсов обратного лазерного излучения с большими номерами N - количества оборотов зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете 2. При этом точность измерения концентрации С будет тем больше, чем с большим номером N будет использован импульс обратного лазерного излучения I(N) для вычисления концентрации С по приведенной формуле (7).Here, the value of I should be substituted with the value of the measured pulse of the reverse laser radiation with the number N: I = I (N). The amplitude of this pulse is measured by the first photodetector 4. As follows from formula (7), the sensitivity of the measurement system increased by a factor of N, which is caused by an increase in the path length of the probe laser pulse through the substance of the coolant by a factor of N. Information on the magnitudes of the pulses of reverse laser radiation I (N) recorded by the first photodetector unit 4 and the second photodetector unit 5 is received from the outputs of these units in digital form to the individual inputs of the processing and control unit 6. In block 6, the calculation is performed according to the above formula (7 ) the concentration of boric acid in the composition of the coolant. The concentration value C is calculated separately for each detected laser pulse with number N. Moreover, to determine large levels of concentration C, it is sufficient to restrict oneself to the first laser pulses recorded in the second photodetector unit 5. When measuring low levels of concentration C of boric acid, the concentration C is determined at based on the measured values of the levels of pulses of reverse laser radiation with large numbers N - the number of revolutions of the probe laser zlucheniya the measuring cuvette 2. The accuracy of measuring the concentration of C will be greater than with a larger number N is used reverse pulse laser light I (N) to calculate the concentration of C in the above formula (7).

Следует отметить, что для разделения импульсов обратного лазерного излучения по времени для раздельной регистрации, оцифровки и измерения каждого импульса в фотоприемных блоках 4 и 5 длительность исходного зондирующего импульса лазерного излучения, поступающего с выхода первого модулятора лазерного излучения 10 на вход измерительной кюветы 2, должна удовлетворять некоторым требованиям. Указанная длительность импульса зондирующего лазерного излучения должна быть меньше удвоенного времени распространения светового излучения от светоделителя 18 до второго уголкового отражателя 12. В этом случае импульсы обратного лазерного излучения, ответвляемые светоделителем 18 на вход второго адаптера волокна 17 при каждом обороте прохождения импульса лазерного излучения по измерительной кювете 2, разделяются по времени и поступают в раздельном виде последовательно по времени на фотоприемные блоки 4 и 5 для раздельной регистрации и оцифровки. При использовании измерительной кюветы с длиной L=1 м длительность зондирующего импульса лазерного излучения не должна превышать семи наносекунд. Такую длительность импульса способны формировать современные электрооптические и акустооптические модуляторы лазерного излучения, выпускаемые промышленностью. Имеются также лазерные генераторы видимого и УФ диапазонов, генерирующие импульсы лазерного излучения с длительностью 1-3 наносекунды. При использовании лазерных генераторов 1 и 7, генерирующих лазерные импульсы с необходимой короткой длительностью, первый модулятор лазерного излучения 10 используется для предварительного заданного ослабления формируемых лазерных импульсов. Таким образом, измерительная кювета 2 совместно с уголковым отражателем 12 выполняет дополнительную функцию оптической линии задержки для обеспечения раздельной регистрации импульсов обратного лазерного излучения в фотоприемных блоках 4 и 5.It should be noted that in order to separate pulses of reverse laser radiation in time for separate recording, digitization, and measurement of each pulse in photodetector blocks 4 and 5, the duration of the initial probe laser pulse coming from the output of the first laser radiation modulator 10 to the input of the measuring cell 2 should satisfy some requirements. The indicated pulse duration of the probe laser radiation should be less than twice the propagation time of light from the beam splitter 18 to the second corner reflector 12. In this case, the reverse laser pulses branched by the beam splitter 18 to the input of the second fiber adapter 17 for each revolution of the passage of the laser pulse through the measuring cell 2, are separated in time and arrive in a separate form sequentially in time to the photodetector blocks 4 and 5 for separate registration and digits. When using a measuring cell with a length L = 1 m, the duration of the probe laser pulse should not exceed seven nanoseconds. Such a pulse duration is capable of forming modern electro-optical and acousto-optical modulators of laser radiation produced by industry. There are also visible and UV laser generators that generate pulses of laser radiation with a duration of 1-3 nanoseconds. When using laser generators 1 and 7, generating laser pulses with the required short duration, the first laser radiation modulator 10 is used for a predetermined attenuation of the generated laser pulses. Thus, the measuring cuvette 2 together with the corner reflector 12 performs the additional function of an optical delay line to provide separate registration of pulses of reverse laser radiation in the photodetector blocks 4 and 5.

Для определения концентрации С в соответствии с формулой (7) необходимо с высокой точностью измерить уровень исходного зондирующего лазерного излучения I0, поступающего на оптический вход измерительной кюветы 2 от первого светоделителя 18. Именно величину этого уровня лазерного излучения следует подставить в основную формулу (7). Для определения этого уровня исходного зондирующего лазерного излучения осуществляется специальный режим калибровки фотоприемных блоков 4, 5 и 8 системы измерения. Уровень зондирующего лазерного излучения с каждым излученным импульсом лазерных генераторов 1 или 7 измеряется и регистрируется третьим фотоприемным блоком 8. Для этого фиксированная часть зондирующего лазерного импульса с выхода первого модулятора ЛИ 10 посредством первого полупрозрачного зеркала 32 ответвляется и через второе полупрозрачное зеркало 33 поступает на вход первого управляемого ослабителя ЛИ 24. С выхода последнего импульс ЛИ поступает на вход третьего фотоприемного блока 8, где осуществляется регистрация и оцифровка уровня каждого поступающего импульса ЛИ. Одновременно, как было отмечено выше, импульс зондирующего лазерного излучения (ЛИ) с выхода первого модулятора ЛИ 10 через последовательно оптически связанные первое полупрозрачное зеркало 32, первый и второй адаптеры волокна и волоконно-оптическую линию (поз. 16, 15, 17) и посредством первого светоделителя 18 поступает на оптический вход измерительной кюветы 2. Величина уровня зондирующего лазерного излучения I0 на оптическом входе измерительной кюветы связана фиксированным линейным коэффициентом с уровнем импульса ЛИ, зарегистрированного третьим фотоприемным блоком 8. Данный фиксированный коэффициент определяется известными техническими параметрами пропускания указанных элементов, через которые проходит импульс зондирующего ЛИ с выхода первого модулятора ЛИ 10 на оптические входы измерительной кюветы 2 и третьего фотоприемного блока 8, а также определяется пропусканием первого управляемого ослабителя ЛИ 24, пропускание которого устанавливается по командам от блока обработки и управления 6. Таким образом, в блоке обработки и управления 6 на основе поступающей от третьего фотоприемного блока 8 информации об уровне зарегистрированного импульса ЛИ формируется точная оценка величины уровня зондирующего лазерного излучения I0, поступающего на оптический вход измерительной кюветы 2. Далее на основе этой оценки и измеренных уровней обратных зондирующих импульсов I(N) лазерного излучения в блоке обработки и управления 6 осуществляется определение величины концентрации С борной кислоты по формуле (7), как это отмечено выше. Следует отметить, что в блоке обработки и управления 6 при вычислении концентрации С по формуле (7) осуществляется учет дополнительных потерь энергии импульса зондирующего лазерного излучения при его распространении по измерительной кювете 2 за счет ответвления излучения при прохождении через первый светоделитель 18, а также учитываются потери излучения при прохождении через адаптеры волокна и волоконно-оптическую линию. Данные потери являются фиксированными и известными из параметров используемых оптических элементов. В формуле (7) для упрощения эти постоянные параметры опущены.To determine the concentration C in accordance with formula (7), it is necessary to measure with high accuracy the level of the initial probe laser radiation I 0 received at the optical input of the measuring cell 2 from the first beam splitter 18. Namely, the value of this level of laser radiation should be substituted into the main formula (7) . To determine this level of the initial probe laser radiation, a special calibration mode of the photodetector blocks 4, 5 and 8 of the measurement system is carried out. The level of the probe laser radiation with each emitted pulse of the laser generators 1 or 7 is measured and recorded by the third photodetector 8. For this, a fixed part of the probe laser pulse from the output of the first modulator LI 10 is branched off through the first translucent mirror 32 and fed to the input of the first through the second translucent mirror 33 controlled attenuator LI 24. From the output of the last impulse LI is fed to the input of the third photodetector unit 8, where the level is recorded and digitized of each incoming pulse DO. At the same time, as noted above, the pulse of probe laser radiation (LI) from the output of the first LI 10 modulator through sequentially optically coupled first translucent mirror 32, first and second fiber adapters, and a fiber optic line (pos. 16, 15, 17) and by the first beam splitter 18 enters the optical input level measuring cuvette 2. The magnitude of the probing laser radiation I 0 on the optical input of the measuring cell is connected with a fixed coefficient linear pulse level LEE registered by a second photodetector unit 8. This fixed coefficient is determined by the known technical parameters of the transmission of these elements through which the pulse of the probe LI from the output of the first modulator LI 10 passes to the optical inputs of the measuring cell 2 and the third photodetector unit 8, and is also determined by the transmission of the first controlled attenuator LI 24, the transmission of which is set by commands from the processing and control unit 6. Thus, in the processing and control unit 6 based on the input from the third of the photodetector unit 8 for information about the level of the detected LI pulse, an accurate estimate of the level of the probe laser radiation I 0 arriving at the optical input of the measuring cell 2 is formed. Further, based on this estimate and the measured levels of the inverse probe pulses I (N) of the laser radiation in the processing and control unit 6, the concentration C of boric acid is determined by the formula (7), as noted above. It should be noted that in the processing and control unit 6, when calculating the concentration C according to formula (7), additional energy losses of the probe laser pulse are propagated during its propagation through the measuring cell 2 due to the radiation branch when passing through the first beam splitter 18, and losses are also taken into account radiation when passing through fiber adapters and a fiber optic line. These losses are fixed and known from the parameters of the used optical elements. In the formula (7), for simplicity, these constant parameters are omitted.

Калибровка фотоприемных блоков 4, 5 и 8 осуществляется в специальном режиме работы измерительной системы. Для осуществления этого режима калибровки второе выносное зеркало 22 переводится во введенное состояние поз.36 на фиг. 1. При этом осуществляется перекрытие поступления обратных импульсов ЛИ с выхода первого адаптера волокна 16 на четвертое полупрозрачное зеркало 35 и последующие оптические входы управляемого ослабителя 27 и модулятора ЛИ 9. Вместо этого на четвертое полупрозрачное зеркало 35 поступает импульс зондирующего лазерного излучения от лазерного генератора 1 или лазерного генератора 7 с выхода первого модулятора ЛИ 10. Импульс зондирующего лазерного излучения поступает на полупрозрачное зеркало 35 следующим образом. С выхода первого модулятора 10 лазерного излучения импульс зондирующего ЛИ поступает вначале на оптический вход третьего управляемого ослабителя 26 посредством отражения от первого полупрозрачного зеркала 32 и далее после отражения от второго полупрозрачного зеркала 33 и отражения от второго отражательного зеркала 29. Далее импульс зондирующего ЛИ с выхода третьего управляемого ослабителя 26 поступает после отражения от третьего отражательного зеркала 30 и после отражения от второго выносного зеркала 22 в позиции 36 на четвертое полупрозрачное зеркало 35. Последнее разветвляет импульс зондирующего лазерного излучения на два импульса ЛИ и направляет их параллельно на оптические входы четвертого управляемого ослабителя 27 и второго модулятора лазерного излучения 9. С выходов последних импульсы зондирующего лазерного излучения поступают на оптические входы соответственно второго 5 и первого 4 фотоприемных блоков, где осуществляется их регистрация и оцифровка амплитуды импульсов. Далее информация об амплитудах зарегистрированных зондирующих импульсов поступает с выходов фотоприемных блоков 4 и 5 на входы блока обработки и управления 6, где запоминается в специальных регистрах памяти. При этом, как было указано выше, в третьем фотоприемном блоке 8 также осуществляется регистрация и оцифровка амплитуды данного импульса лазерного излучения, генерируемого в этот момент лазерным генератором 1 и прошедшего через полупрозрачные зеркала 32, 33 и через первый управляемый ослабитель 24. Таким образом, при генерации одного импульса зондирующего лазерного излучения лазерным генератором 1 (или 7) и прохождения этого импульса через первый модулятор лазерного излучения 10 осуществляется одновременная регистрация данного импульса ЛИ всеми тремя фотоприемными блоками 4, 5 и 8 в результате чего осуществляется калибровка фотоприемных блоков и привязка их показаний к единому масштабу измерений амплитуд импульсов лазерного излучения. При этом в блоке обработки и управления 6 осуществляется учет параметров пропускания всех указанных выше оптических элементов, известных заранее, а также учет пропускания управляемых ослабителей поз. 24, 26 и 27 и учет пропускания второго модулятора лазерного излучения 9, через которые проходит указанный импульс лазерного излучения. Пропускание управляемых ослабителей и второго модулятора ЛИ 9 управляется и устанавливается на заданную величину по управляющим командам от блока обработки и управления 6. При этом указанные величины пропускания устанавливаются по командам от блока 6 в зависимости и в соответствии с энергией (мощностью) излучения лазерного генератора 1 (или 7) и в соответствии с чувствительностью используемых фотоприемных блоков. Калибровка фотоприемных блоков осуществляется по отдельности для используемых лазерных генераторов поз. 1 и поз. 7. Фотоприемные блоки обладают чувствительностью в обоих диапазонах длин волн, генерируемых лазерными генераторами 1 и 7. При этом первый лазерный генератор 1, как было указано, осуществляет генерацию ЛИ в ультрафиолетовом диапазоне, в котором борная кислота обладает наибольшим поглощением. Второй лазерный генератор 7 осуществляет генерацию в видимом диапазоне длин волн и используется для тестирования и контроля пропускания измерительной кюветы 2 в рабочем режиме. Результаты проведенной калибровки запоминаются в блоке обработки и управления 6 и используются при проведении измерений концентрации борной кислоты в измерительной кювете 2 и проведении расчетов в соответствии с формулой (7).Calibration of photodetector blocks 4, 5 and 8 is carried out in a special mode of operation of the measuring system. To implement this calibration mode, the second remote mirror 22 is put into the entered state, pos. 36 in FIG. 1. At the same time, the arrival of the LI reverse pulses from the output of the first fiber adapter 16 to the fourth translucent mirror 35 and the subsequent optical inputs of the controlled attenuator 27 and the LI modulator 9 are blocked. Instead, a probe laser pulse from the laser generator 1 or a laser generator 7 from the output of the first LI modulator 10. The pulse of the probe laser radiation arrives at the translucent mirror 35 as follows. From the output of the first laser radiation modulator 10, the probe LI pulse first arrives at the optical input of the third controlled attenuator 26 through reflection from the first translucent mirror 32 and then after reflection from the second translucent mirror 33 and reflection from the second reflective mirror 29. Next, the probe LI pulse from the output of the third controlled attenuator 26 comes after reflection from the third reflection mirror 30 and after reflection from the second extension mirror 22 at position 36 to the fourth translucent mirror 35. The latter branches the probe laser pulse into two pulses of laser radiation and directs them in parallel to the optical inputs of the fourth controlled attenuator 27 and the second laser radiation modulator 9. From the outputs of the last pulses of the probe laser radiation are fed to the optical inputs of the second 5 and first 4 photodetectors, respectively blocks where they are recorded and digitized pulse amplitude. Further, information about the amplitudes of the registered probe pulses is received from the outputs of the photodetector units 4 and 5 to the inputs of the processing and control unit 6, where it is stored in special memory registers. Moreover, as indicated above, the third photodetector unit 8 also records and digitizes the amplitude of a given laser pulse generated at that moment by the laser generator 1 and transmitted through translucent mirrors 32, 33 and through the first controlled attenuator 24. Thus, at of generating one pulse of the probe laser radiation by the laser generator 1 (or 7) and passing this pulse through the first laser radiation modulator 10, this LI pulse is simultaneously recorded in EMI three photodetector 4, 5 and 8, whereby the calibration is carried photodetecting units and linking their readings to a single scale of measurement of laser pulses amplitudes. Moreover, in the processing and control unit 6, the transmission parameters of all the above optical elements known in advance are taken into account, as well as the transmission of controlled attenuators pos. 24, 26 and 27 and taking into account the transmission of the second laser radiation modulator 9, through which the specified laser pulse passes. The transmission of the controlled attenuators and the second LI 9 modulator is controlled and set to a predetermined value according to the control commands from the processing and control unit 6. Moreover, the specified transmission values are set according to the commands from block 6 depending on and in accordance with the energy (power) of the radiation from the laser generator 1 ( or 7) and in accordance with the sensitivity of the photodetector units used. Calibration of the photodetector blocks is carried out separately for the used laser generators pos. 1 and pos. 7. The photodetector units are sensitive in both wavelength ranges generated by laser generators 1 and 7. In this case, the first laser generator 1, as was indicated, generates LI in the ultraviolet range, in which boric acid has the highest absorption. The second laser generator 7 generates in the visible wavelength range and is used to test and control the transmission of the measuring cell 2 in the operating mode. The results of the calibration are stored in the processing and control unit 6 and are used when measuring the concentration of boric acid in the measuring cell 2 and performing calculations in accordance with formula (7).

Важным фактором повышения чувствительности и точности измерений является использование в предлагаемой системе измерений специальной эталонной кюветы поз. 3. Данная эталонная кювета является полным аналогом измерительной кюветы 2, в частности все элементы эталонной кюветы 3, установленные на оптической оси эталонной кюветы 3 аналогичны соответствующим элементам измерительной кюветы 2 (элементы поз. 13, 19, 3 и 14). Эталонная кювета 3 снабжена специальным блоком наполнения рабочего вещества 38. С помощью данного блока 38 осуществляется заполнение эталонной кюветы 3 раствором борной кислоты известной концентрации С, и которое осуществляется оператором. Измерительная кювета 3 и вся измерительная аппаратура, кроме измерительной кюветы 2, размещены в отдельном от зоны реактора помещении, не подверженном действию радиации, и доступны для обслуживания оперативным персоналом. С помощью эталонной кюветы 3 осуществляется режим автоматического функционального контроля (АФК) работы предлагаемой измерительной системы. Данный режим работы необходим для повышения точности проводимых измерений, а также повышения достоверности получаемых результатов в условиях работы ядерного реактора. При включении в процесс измерений эталонной кюветы 3 первое выносное зеркало 20 с помощью блока управления 21 вводится в оптическую схему и устанавливается в положение, указанное позицией 37 на фиг. 1. Этим действием блока управления 21 в оптическую измерительную систему включается эталонная кювета 3 и выключается измерительная кювета 2. Выносное зеркало 22 переводится в выведенное состояние, как это показано на фиг. 1, поз. 22. Далее осуществляется измерение параметров пропускания вещества в эталонной кювете 3, аналогично тому, как это осуществляется для измерений в эталонной кювете 2 в соответствии с тем, как это изложено выше. При этом импульс зондирующего лазерного излучения с выхода первого модулятора лазерного излучения 10 через первое полупрозрачное зеркало 32 и после отражения от первого выносного зеркала 20 в позиции 37 поступает на оптический вход второго управляемого ослабителя 25. С выхода последнего импульс зондирующего ЛИ после отражения от четвертого отражательного зеркала 31 поступает на второй светоделитель 19, в качестве которого используется полупрозрачное зеркало. С помощью светоделителя 19 осуществляется ввод зондирующего импульса лазерного излучения в эталонную кювету 3, аналогично тому, как это осуществлялось при вводе импульса зондирующего лазерного излучения в измерительную кювету 2. Отличие состоит в отсутствии волоконно-оптической линии с адаптерами волокна. Оптическое пропускание этих элементов в эталонной кювете 3 моделируется и обеспечивается с помощью второго управляемого ослабителя 25. Пропускание управляемого ослабителя 25 устанавливается равным пропусканию волоконно-оптической линии 15 с адаптерами волокна на основании паспортных данных на эти элементы, а также с помощью уравнивания пропускания при работе второго лазерного генератора 7. Таким образом, импульс зондирующего лазерного излучения вводится в эталонную кювету 3 и далее распространяется в ней в прямом и обратном направлениях до полного поглощения. Импульсы обратного лазерного излучения после второго светоделителя 19 ответвляются в обратном ходе на четвертое отражательное зеркало 31 и далее через второй управляемый ослабитель 25, а также после отражения от первого выносного зеркала 20 в позиции 37 и после отражения от первого полупрозрачного зеркала 32 поступают на четвертое полупрозрачное зеркало 35. При этом второе выносное зеркало 22 выведено из оптической схемы и находится в позиции 22, как это показано на фиг. 1. Четвертое полупрозрачное зеркало 35 направляет импульсы обратного лазерного излучения на оптические входы четвертого управляемого ослабителя 27 и второго модулятора лазерного излучения 9. Далее импульсы обратного лазерного излучения поступают с выходов последних элементов на оптические входы первого и второго 4 и 5 фотоприемных блоков, где осуществляется их прием и регистрация. В цифровой форме импульсы обратного лазерного излучения поступают на входы блока обработки и управления 6 для запоминания и последующей обработки. Таким образом, в процессе измерения параметров импульсов обратного лазерного излучения для эталонной кюветы 3 осуществляется такая же процедура, как и при проведении измерений с измерительной кюветой 2. Прием и регистрация импульсов обратного лазерного излучения, возникающих (возбужденных) от прохода по эталонной кювете 3 одного исходного зондирующего импульса лазерного излучения осуществляется раздельно при работе первого лазерного генератора 1 на некоторой длине волны в ультрафиолетовом диапазоне, а затем при работе второго лазерного генератора 7 на некоторой второй длине волны в видимом диапазоне, в котором поглощение излучения борной кислотой практически равно нулю независимо от концентрации борной кислоты. В этом втором случае при оптической идентичности измерительной и эталонной кювет уровни регистрируемых импульсов обратного лазерного излучения на длине волны второго лазерного генератора 7 должны быть одинаковыми для измерительной 2 и эталонной 3 кювет. Уравнивание величин указанных импульсов обратного ЛИ при работе второго лазерного генератора 7 осуществляется с помощью второго управляемого ослабителя 25, управление пропусканием которого осуществляется по командам от блока обработки и управления 6, в котором осуществляется сравнение указанных зарегистрированных импульсов обратного ЛИ и вырабатываются управляющие сигналы для второго управляемого ослабителя 25. При этом осуществляется оперативное переключение первого выносного зеркала 20 для периодического подключение к измерительной оптической схеме измерительной кюветы (положение первого выносного зеркала в позиции 20) и эталонной кюветы (положение первого выносного зеркала в позиции 37, фиг. 1). После осуществления уравнивания оптических величин импульсов обратного ЛИ для измерительной 2 и эталонной 3 кювет осуществляется собственно режим измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя с помощью измерительной кюветы 2 рассмотренным выше способом. При этом возможны различные алгоритмы определения концентрации С борной кислоты. Наиболее простым методом является изложенный выше метод определения концентрации С по формуле (7) на основе зарегистрированных уровней I(N) импульсов обратного лазерного излучения и оценки уровня исходного зондирующего излучения I0 на входе в измерительную кювету 2, которая получена при калибровке фотоприемных блоков и на основе величины уровня импульса лазерного излучения, зарегистрированного третьим фотоприемным блоком 8. Величина коэффициента экстинкции К борной кислоты для используемой длины волны первого лазерного генератора 1 определяется из справочных данных, или может быть измерена экспериментально в предлагаемой измерительной системе с помощью эталонной кюветы 3, в случае заполнения ее раствором борной кислоты с известной заранее установленной концентрацией С.При осуществлении непрерывного контроля за параметрами теплоносителя в контуре ядерного реактора измерение концентрации борной кислоты производится многократно с перерывами в виде некоторых промежутков времени. При этом осуществляется контроль за состоянием измерительной кюветы 2 в промежутках времени между собственно измерениями концентрации С борной кислоты в измерительной кювете 2. Для осуществления этого контроля выключается первый лазерный генератор 1 и включается второй лазерный генератор 7, работающий на более длинной волне лазерного излучения в видимом диапазоне, на которой оптические параметры измерительной кюветы и эталонной кюветы одинаковы, как это было отмечено выше. Далее осуществляется регистрация с помощью первого 4 и второго 5 фотоприемных блоков импульсов обратного лазерного излучения при просвечивании зондирующим импульсом ЛИ от второго лазерного генератора 7 как измерительной 2, так и эталонной 3 кювет. Сравнение указанных зарегистрированных импульсов обратного ЛИ позволяет судить о нормальном стандартном состоянии измерительной кюветы 2, находящейся в недоступном для обслуживающего персонала помещении вблизи действующего ядерного реактора. Это позволяет повысить достоверность и доверительность получаемой информации о параметрах теплоносителя при непрерывной длительной работе ядерного реактора.An important factor in increasing the sensitivity and accuracy of measurements is the use in the proposed measurement system of a special reference cell pos. 3. This reference cuvette is a complete analogue of the measuring cuvette 2, in particular, all the elements of the reference cuvette 3 mounted on the optical axis of the reference cuvette 3 are similar to the corresponding elements of the measuring cuvette 2 (elements 13, 19, 3, and 14). The reference cell 3 is equipped with a special unit for filling the working substance 38. Using this block 38, the reference cell 3 is filled with a boric acid solution of known concentration C, and which is carried out by the operator. Measuring cell 3 and all measuring equipment, except measuring cell 2, are located in a room separate from the reactor zone, not exposed to radiation, and are available for maintenance by operating personnel. Using the reference cuvette 3 is the automatic functional control (AFC) of the proposed measurement system. This mode of operation is necessary to improve the accuracy of the measurements, as well as to increase the reliability of the results obtained in a nuclear reactor. When a reference cuvette 3 is included in the measurement process, the first remote mirror 20 is inserted into the optical circuit using the control unit 21 and is set to the position indicated by position 37 in FIG. 1. By this action of the control unit 21, the reference cuvette 3 is turned on in the optical measuring system and the measuring cuvette 2 is turned off. The extension mirror 22 is put into the output state, as shown in FIG. 1, pos. 22. Next, the measurement of the transmission parameters of the substance in the reference cuvette 3 is carried out, similarly to how it is carried out for measurements in the reference cuvette 2 in accordance with the procedure described above. The pulse of the probe laser radiation from the output of the first modulator of laser radiation 10 through the first translucent mirror 32 and after reflection from the first remote mirror 20 at position 37 is fed to the optical input of the second controlled attenuator 25. From the output of the last probe pulse after reflection from the fourth reflective mirror 31 enters the second beam splitter 19, which is used as a translucent mirror. Using a beam splitter 19, a probe laser pulse is introduced into a reference cell 3, similar to how it was introduced when a probe laser pulse was introduced into a measuring cell 2. The difference is the absence of a fiber optic line with fiber adapters. The optical transmittance of these elements in the reference cuvette 3 is modeled and provided using the second controlled attenuator 25. The transmission of the controlled attenuator 25 is set equal to the transmittance of the fiber optic line 15 with fiber adapters based on the passport data for these elements, as well as by equalizing the transmittance during operation of the second laser generator 7. Thus, the pulse of the probe laser radiation is introduced into the reference cell 3 and then propagates in it in the forward and reverse directions until complete absorption. The pulses of the reverse laser radiation after the second beam splitter 19 are branched back to the fourth reflective mirror 31 and then through the second controlled attenuator 25, and also after reflection from the first remote mirror 20 at position 37 and after reflection from the first translucent mirror 32, they are transmitted to the fourth translucent mirror 35. In this case, the second remote mirror 22 is withdrawn from the optical circuit and is in position 22, as shown in FIG. 1. The fourth translucent mirror 35 directs the pulses of the reverse laser radiation to the optical inputs of the fourth controlled attenuator 27 and the second laser radiation modulator 9. Next, the pulses of the reverse laser radiation arrive from the outputs of the last elements to the optical inputs of the first and second 4 and 5 photodetector blocks, where they are reception and registration. In digital form, pulses of reverse laser radiation are fed to the inputs of the processing and control unit 6 for storing and subsequent processing. Thus, in the process of measuring the parameters of the pulses of the reverse laser radiation for the reference cell 3, the same procedure is carried out as when performing measurements with the measuring cell 2. The reception and registration of pulses of the reverse laser radiation that arise (excited) from the passage through the reference cell 3 of one source the probe laser pulse is carried out separately when the first laser generator 1 is operating at a certain wavelength in the ultraviolet range, and then when the second laser is operating of the generator 7 to a second wavelength in the visible range in which the absorption of radiation of boric acid is almost zero regardless of the concentration of boric acid. In this second case, with the optical identity of the measuring and reference cuvettes, the levels of the recorded pulses of the reverse laser radiation at the wavelength of the second laser generator 7 should be the same for the measuring 2 and reference 3 cuvettes. The values of the indicated pulses of the reverse LI are equalized during the operation of the second laser generator 7 by means of a second controlled attenuator 25, the transmission of which is controlled by commands from the processing and control unit 6, in which the indicated registered pulses of the reverse LI are compared and control signals are generated for the second controlled attenuator 25. At the same time, the first remote mirror 20 is switched quickly for periodic connection to the meter second optical circuit measuring cuvette (position of the first remote mirror at position 20) and the reference cuvette (position of the first remote mirror at position 37, FIG. 1). After equalizing the optical values of the reverse LI pulses for the measuring 2 and reference 3 cuvettes, the actual mode of measuring the concentration of boric acid in the coolant circuit is carried out using the measuring cuvette 2 as described above. In this case, various algorithms for determining the concentration of boric acid are possible. The simplest method is the method described above for determining the concentration C using formula (7) based on the recorded levels I (N) of the pulses of the reverse laser radiation and estimating the level of the initial probe radiation I 0 at the entrance to the measuring cell 2, which was obtained by calibrating the photodetector blocks and based on the level of the laser pulse recorded by the third photodetector 8. The magnitude of the extinction coefficient K of boric acid for the used wavelength of the first laser generator 1 is determined from reference data, or can be measured experimentally in the proposed measuring system using a reference cell 3, if it is filled with a boric acid solution with a known predetermined concentration C. When continuously monitoring the parameters of the coolant in the nuclear reactor loop, the concentration of boric acid is measured repeatedly with interruptions in the form of certain intervals of time. In this case, the state of the measuring cell 2 is monitored in the time intervals between the actual measurement of the concentration of boric acid C in the measuring cell 2. To perform this control, the first laser generator 1 is turned off and the second laser generator 7 is turned on, operating on a longer wavelength of laser radiation in the visible range , on which the optical parameters of the measuring cell and the reference cell are the same, as noted above. Next, registration is performed using the first 4 and second 5 photodetector blocks of pulses of reverse laser radiation when illuminated by a probe pulse LI from the second laser generator 7 as measuring 2 and reference 3 cuvettes. Comparison of the indicated recorded pulses of the reverse LI allows us to judge the normal standard state of the measuring cell 2, which is in a room inaccessible to the operating personnel near the existing nuclear reactor. This allows you to increase the reliability and confidence of the received information about the parameters of the coolant during continuous long-term operation of a nuclear reactor.

Первый 4 и второй 5 фотоприемные блоки осуществляют совместно измерение концентрации борной кислоты в широком диапазоне величин концентрации С. Второй фотоприемный блок 5 осуществляет измерение больших уровней концентрации С при регистрации импульсов обратного ЛИ, прошедших один (N=1) или несколько оборотов при распространении по измерительной кювете 2. При этом определение уровня концентрации С осуществляется по формуле (7). Для повышения точности измерения больших уровней концентрации С возможно использование сравнения полученных значений амплитуд импульсов обратного ЛИ, прошедших через измерительную кювету 2 с амплитудами импульсов обратного ЛИ, прошедших через эталонную кювету 3 при заполнении этой кюветы с помощью блока наполнения 38 раствором борной кислоты с концентрацией С, полученной при предыдущем измерении в измерительной кювете 2. Такой метод измерения при осуществлении прямого сравнения измерений в обеих кюветах для полученных параметров концентрации С позволит повысить точность и достоверность проведенных измерений. Данный способ сравнения возможен также и при проведении измерений малых концентраций С на основе величин импульсов обратного ЛИ, зарегистрированных в первом фотоприемном блоке 4.The first 4 and second 5 photodetector units together measure the concentration of boric acid in a wide range of concentration C. The second photodetector unit 5 measures large levels of concentration C when registering reverse LI pulses that have passed one (N = 1) or several revolutions during propagation along the measurement cell 2. In this case, the determination of the concentration level C is carried out according to the formula (7). To improve the accuracy of measuring large levels of concentration C, it is possible to use the comparison of the obtained amplitudes of the pulses of the reverse LI passed through the measuring cell 2 with the amplitudes of the pulses of the reverse LI passed through the reference cuvette 3 when filling this cuvette using the filling unit 38 with boric acid solution with concentration C, obtained in the previous measurement in the measuring cell 2. Such a measurement method when performing direct comparison of measurements in both cuvettes for the obtained parameters Center C will improve the accuracy and reliability of the measurements. This comparison method is also possible when measuring low concentrations of C based on the values of the pulses of the inverse LI recorded in the first photodetector unit 4.

Наиболее точным методом проведения измерений малых концентраций борной кислоты является метод непосредственного сравнения величин импульсов обратного ЛИ, зарегистрированных в первом фотоприемном блоке 4 при просвечивании зондирующим импульсом лазерного излучения измерительной кюветы 2, с величинами импульсов обратного лазерного излучения, полученных при просвечивании эталонной кюветы 3, при условии заполнения этой кюветы дистиллированной водой, то есть при нулевой концентрации С=0 борной кислоты в эталонной кювете 3. При этом сравнение осуществляется для амплитуд импульсов обратного лазерного излучения с одинаковым числом N оборотов прохождения зондирующего импульса лазерного излучения по измерительной 2 и эталонной 3 кюветам. Измерительная 2 и эталонная 3 кюветы просвечиваются импульсами лазерного излучения, генерируемыми первым лазерным генератором 1 в ультрафиолетовом диапазоне длин волн на некоторой фиксированной длине волны излучения. При этом переключение измерительной и эталонной кювет на вход оптической измерительной схемы осуществляется с помощью первого выносного зеркала 20, как это было отмечено ранее. Фотоприемный блок 8 осуществляет регистрацию уровня излученного зондирующего импульса лазерного излучения при каждом отдельном акте измерения амплитуд импульсов обратного лазерного излучения. В блоке обработки и управления 6 регистрируется серия измеренных фотоприемными блоками 4 и 5 амплитуд импульсов обратного лазерного излучения I0(N) и I(N). Здесь I0(N) - амплитуды импульсов обратного ЛИ, полученные при просвечивании зондирующим лазерным излучением эталонной кюветы 3 с нулевой концентрацией борной кислоты С=0; величины I(N) - амплитуды импульсов обратного лазерного излучения, полученные при просвечивании зондирующим лазерным излучением измерительной кюветы 2 с искомым значением концентрации борной кислоты С; N - число оборотов зондирующего импульса по измерительной или эталонной кюветам, одинаковое для сравниваемых импульсов обратного ЛИ. Измерение осуществляется на одной и той же длине волны зондирующего лазерного излучения, генерируемого первым лазерным генератором 1. Отношение величин указанных импульсов обратного лазерного излучения можно представить в следующей форме:The most accurate method for measuring low concentrations of boric acid is the method of directly comparing the values of the pulses of the reverse LI recorded in the first photodetector 4 when the probe radiation of the measuring cell 2 is illuminated by a probe pulse with the values of the pulses of the reverse laser radiation obtained by the transmission of the reference cell 3, provided filling this cuvette with distilled water, that is, at zero concentration C = 0 of boric acid in the reference cuvette 3. At the same time, s is performed for the amplitudes of pulses of the inverse of the laser radiation with the same number of revolutions N of passage of the probe pulse laser beam 2 on the measuring and reference 3 cuvette. Measuring 2 and reference 3 cuvettes are illuminated by laser pulses generated by the first laser generator 1 in the ultraviolet wavelength range at a certain fixed radiation wavelength. In this case, the switching of the measuring and reference cuvette to the input of the optical measuring circuit is carried out using the first remote mirror 20, as noted earlier. The photodetector unit 8 performs registration of the level of the emitted probe pulse of the laser radiation for each individual act of measuring the amplitudes of the pulses of the reverse laser radiation. In the processing and control unit 6, a series of pulse amplitudes of the reverse laser pulses I 0 (N) and I (N) measured by the photodetector blocks 4 and 5 is recorded. Here, I 0 (N) are the amplitudes of the pulses of the reverse LI obtained by transmission of the reference cell 3 with zero concentration of boric acid by probing laser radiation with C = 0; the values of I (N) are the amplitudes of the pulses of the reverse laser radiation obtained by transmission of the measuring cell 2 with the desired value of the boric acid concentration C; N is the number of revolutions of the probe pulse along the measuring or reference cuvettes, the same for the compared pulses of the reverse PI. The measurement is carried out at the same wavelength of the probe laser radiation generated by the first laser generator 1. The ratio of the values of the indicated pulses of the reverse laser radiation can be represented in the following form:

Figure 00000008
Figure 00000008

Таким образом, в отношении амплитуд указанных импульсов обратного лазерного излучения для измерительной и эталонной кювет исключены все параметры пропусканий элементов оптической схемы и уровней зондирующего лазерного излучения, кроме собственно параметров искомой концентрации С борной кислоты в теплоносителе ядерного реактора и величин экстинкции К борной кислоты для используемой длины волны лазерного излучения, длины измерительной (и эталонной) кюветы L и числа оборотов N зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете.Thus, with respect to the amplitudes of the indicated reverse laser pulses for the measuring and reference cuvettes, all transmission parameters of the elements of the optical scheme and the levels of the probe laser radiation are excluded, except for the parameters of the desired concentration of boric acid C in the coolant of the nuclear reactor and the extinction values of K boric acid for the used length laser radiation waves, the length of the measuring (and reference) cuvette L and the number of revolutions N of the probe laser radiation along the measuring cuvette.

Полученное отношение величин (8) позволяет вычислить концентрацию борной кислоты в следующем виде:The obtained ratio of values (8) allows us to calculate the concentration of boric acid in the following form:

Figure 00000009
Figure 00000009

Формула (9) определяет искомую концентрацию борной кислоты С в виде соотношения известных величин К, L, N и измеряемых физических величин - указанных амплитуд импульсов обратного лазерного излучения. Точность измерений данных лазерных импульсов может быть достаточно высокой при использовании современных высокочувствительных фотоприемников УФ-диапазона и относительно мощных лазерных генераторов УФ-диапазона длин волн. Уравнивание параметров измерительной и эталонной кювет и компенсация и исключение влияния пропускания элементов оптической схемы при подключении измерительной и эталонной кювет позволяет обеспечить увеличение точности измерений малых концентраций борной кислоты в составе теплоносителя в измерительной кювете 2.Formula (9) determines the desired concentration of boric acid C in the form of the ratio of the known values of K, L, N and the measured physical quantities - the indicated amplitudes of the pulses of the reverse laser radiation. The accuracy of the measurements of these laser pulses can be quite high when using modern highly sensitive UV-photodetectors and relatively powerful UV-wavelength laser generators. The adjustment of the parameters of the measuring and reference cuvettes and the compensation and elimination of the influence of transmission of the elements of the optical circuit when connecting the measuring and reference cuvettes allows to increase the accuracy of measurements of small concentrations of boric acid in the composition of the coolant in the measuring cell 2.

Как видно из (9) возможности измерения малых концентраций С борной кислоты определяются уровнем ослабления (уменьшения) импульса обратного лазерного излучения I(N) при многократном прохождении по измерительной кювете. Это ослабление, как было показано выше, пропорционально величине exp(KCLN), которая увеличивается при увеличении числа оборотов N зондирующего импульса лазерного излучения. Это доказывает увеличение возможности измерения малых концентраций и увеличение точности измерений при использовании предлагаемого метода измерений с осуществлением многократного прохождения зондирующего лазерного излучения через измерительную кювету.As can be seen from (9), the possibilities of measuring low concentrations of boric acid C are determined by the level of attenuation (decrease) of the pulse of the reverse laser radiation I (N) upon repeated passage through the measuring cell. This attenuation, as was shown above, is proportional to the value of exp (KCLN), which increases with increasing number of revolutions N of the probe laser pulse. This proves an increase in the possibility of measuring low concentrations and an increase in the accuracy of measurements when using the proposed measurement method with the multiple passage of the probe laser radiation through the measuring cell.

Расчет измеряемой величины концентрации С борной кислоты по представленной формуле (9) осуществляется оперативно в блоке обработки и управления 6 на основе измеренных величин амплитуд импульсов обратного лазерного излучения. После чего полученная информация отправляется на центральный пульт управления АЭС. На этом цикл измерения концентрации борной кислоты в теплоносителе ядерного реактора заканчивается.The calculation of the measured concentration value of boric acid concentration C according to the presented formula (9) is carried out promptly in the processing and control unit 6 based on the measured values of the amplitudes of the pulses of the reverse laser radiation. Then the received information is sent to the central control panel of the nuclear power plant. This completes the cycle of measuring the concentration of boric acid in the coolant of a nuclear reactor.

По материалам данной заявки разработан и исследован экспериментальный (опытный) образец системы измерения борной кислоты, проведено измерение различных концентраций растворов борной кислоты и измерение коэффициента экстинкции борной кислоты для различных длин волн зондирующего излучения, а также проведено моделирование работы системы измерения борной кислоты в контуре теплоносителя, результаты которого приведены ниже. Измерение коэффициента экстинкции К осуществлялось на эталонной кювете при заполнении ее раствором борной кислоты заранее известной (приготовленной) концентрации Сэт. Далее осуществлялось измерение оптических параметров входного и прошедшего оптического излучения. Определение коэффициента экстинкции К осуществлялось в соответствии с основным уравнением (1), которое решалось относительно неизвестной величины К при остальных известных и измеренных величинах. В результате величина коэффициента экстинкции К определялась из следующего соотношения:Based on the materials of this application, an experimental (experimental) sample of a boric acid measurement system was developed and studied, various concentrations of boric acid solutions were measured and boric acid extinction coefficient was measured for various probing radiation wavelengths, and the operation of a boric acid measurement system in the coolant circuit was simulated, the results of which are given below. The extinction coefficient K was measured on a reference cuvette when it was filled with a boric acid solution of a previously known (prepared) concentration of C et . Next, the optical parameters of the input and transmitted optical radiation were measured. The determination of the extinction coefficient K was carried out in accordance with the basic equation (1), which was solved with respect to an unknown value of K for other known and measured values. As a result, the magnitude of the extinction coefficient K was determined from the following ratio:

Figure 00000010
Figure 00000010

Далее приведены проведенные с помощью предлагаемой измерительной системы результаты измерения концентрации борной кислоты при использовании УФ-излучения с длиной волны около 220 нм и для коэффициента экстинкции К, соответствующего этой длине волны и равного величине К=1,64×10-4 л⋅см-1⋅мг-1. Измерения проведены в соответствии с соотношением (8) для следующих параметров оптической схемы: длина измерительной (и эталонной) кюветы L=100 см. Число проходов N варьировалось от 1 до 30 проходов зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете.The following are the results of measuring the concentration of boric acid carried out using the proposed measuring system using UV radiation with a wavelength of about 220 nm and for the extinction coefficient K corresponding to this wavelength and equal to K = 1.64 × 10 -4 l⋅cm - 1 г mg -1 . The measurements were carried out in accordance with relation (8) for the following parameters of the optical scheme: the length of the measuring (and reference) cell L = 100 cm. The number of passes N varied from 1 to 30 passes of the probe laser radiation through the measuring cell.

Для моделирования было выбрано три значения концентрации борной кислоты: С=1 мг/л, 0,2 мг/л и 0,05 мг/л. Полученные результаты показали возможность измерения указанных малых концентраций борной кислоты с помощью предлагаемой системы измерений. Далее полученные результаты моделирования параметров измерительной системы представлены для каждого значения концентрации С борной кислоты следующим образом.For modeling, three concentrations of boric acid were chosen: C = 1 mg / L, 0.2 mg / L and 0.05 mg / L. The results obtained showed the ability to measure these low concentrations of boric acid using the proposed measurement system. Further, the obtained simulation results of the parameters of the measuring system are presented for each value of the concentration of boric acid With as follows.

Представлена зависимость отношения Ер амплитуды I(N) N-го импульса обратного лазерного излучения, прошедшего N оборотов по измерительной кювете 2, к амплитуде I0(N) такого же N-го импульса обратного лазерного излучения, прошедшего N оборотов, но по эталонной кювете 3, в которой концентрация борной кислоты равна нулю и которая заполнена дистиллированной водой:The dependence of the ratio E p of the amplitude I (N) of the Nth pulse of the reverse laser radiation that has passed N revolutions through the measuring cuvette 2 to the amplitude I 0 (N) of the same Nth pulse of the reverse laser radiation that has passed N revolutions but according to the reference cuvette 3, in which the concentration of boric acid is zero and which is filled with distilled water:

Figure 00000011
Figure 00000011

Данное отношение Ep является, как это следует из формулы (9), основной величиной, по которой определяется концентрация борной кислоты С. Результаты моделирования представлены в табл. 1.This ratio E p is, as follows from formula (9), the main value by which the concentration of boric acid C is determined. The simulation results are presented in table. one.

Figure 00000012
Figure 00000012

По результатам измерений, представленных в таблице 1, видно как при увеличении количества оборотов N импульса зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете происходит увеличение чувствительности измерительной системы и появляется возможность измерения все меньших концентраций борной кислоты в составе теплоносителя ядерного реактора. Так например, при измерении концентрации борной кислоты С=1 миллиграмм на литр вещества теплоносителя вполне достаточно использовать десять оборотов импульса зондирующего ЛИ по измерительной кювете. При этом количестве числа оборотов N=10 величина ослабления обратного импульса Ep=0.848 по сравнению с импульсом, прошедшим через эталонную кювету с нулевой концентрацией борной кислоты. То есть, величина ослабления импульса ЛИ, прошедшего через слой теплоносителя, по сравнению с эталонным импульсом, равна 15,2 процента, что вполне достаточно для проведения высокоточных измерений. Соответственно, ослабление импульса ЛИ, прошедшего через измерительную кювету, при концентрации С=0,2 мг/л составляет около 10% при использовании N=30 оборотов прохождения по измерительной кювете, что также обеспечивает высокую точность проведения измерений. Предельная минимальная величина измеряемой концентрации борной кислоты при данных выбранных параметрах измерительной системы равна С=0,05 мг/л вещества теплоносителя (50 мкг/л) и достигается при числе оборотов N=30. Предельная (пороговая) чувствительность предлагаемой измерительной системы, вычисленная по формуле (5), составляет при N=30 оборотах величину С=0,02 мг/л вещества теплоносителя. Данная величина характеризует также точность производимых измерений концентрации борной кислоты в составе теплоносителя ядерного реактора. Следует отметить, что реализация измерений при большом числе N оборотов (прохождений) импульса зондирующего лазерного излучения по измерительной и эталонной кюветам обеспечивается достаточно высоким уровнем энергии генерируемого лазерного излучения и высокой чувствительностью фотоприемных блоков 4 и 5. Это достигается за счет использования современных лазерных генераторов и высокочувствительных фотоприемников ультрафиолетового диапазона длин волн. Реализация большого количества прохождений (оборотов) зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете обеспечивается существенным снижением потерь излучения за один цикл прохождения по измерительной кювете 2, что достигается за счет использования уголковых отражателей, осуществляющих обратную оптическую связь для многократного прохождения ЛИ по кювете 2. При этом из цепи обратной связи исключается волоконно-оптическая линия и дополнительные связующие оптические элементы, что уменьшает потери излучения при каждом обороте ЛИ по измерительной кювете 2 и позволяет увеличить общее количество прохождений N зондирующего ЛИ по кювете при используемых лазерных генераторах 1 и 7, обладающих ограниченной генерируемой мощностью излучения. Использование большого количества оборотов N зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете 2 позволяет в свою очередь увеличить чувствительность используемого абсорбционного фотометрического метода измерений, что позволяет обеспечить высокую точность при измерении весьма малых концентраций борной кислоты С в составе теплоносителя ядерного реактора.According to the measurement results presented in Table 1, it is seen how, with an increase in the number of revolutions N of the probe laser pulse, the sensitivity of the measurement system increases along the measuring cell and it becomes possible to measure lower concentrations of boric acid in the composition of the coolant of a nuclear reactor. So, for example, when measuring the concentration of boric acid C = 1 milligram per liter of coolant substance, it is quite enough to use ten revolutions of the probe LI pulse along the measuring cell. With this number of revolutions N = 10, the value of the attenuation of the reverse pulse is E p = 0.848 compared to the pulse transmitted through a reference cell with a zero concentration of boric acid. That is, the attenuation of the LI pulse passing through the coolant layer, in comparison with the reference pulse, is 15.2 percent, which is quite sufficient for high-precision measurements. Accordingly, the attenuation of the LI pulse passing through the measuring cell at a concentration of C = 0.2 mg / L is about 10% when using N = 30 revolutions of passage through the measuring cell, which also ensures high measurement accuracy. The limiting minimum value of the measured concentration of boric acid at these selected parameters of the measuring system is C = 0.05 mg / l of the coolant substance (50 μg / l) and is achieved at a speed of N = 30. The limiting (threshold) sensitivity of the proposed measuring system, calculated by the formula (5), at N = 30 revolutions is C = 0.02 mg / l of the coolant substance. This value also characterizes the accuracy of measurements of the concentration of boric acid in the composition of the coolant of a nuclear reactor. It should be noted that the implementation of measurements at a large number of N revolutions (passes) of the probe laser pulse along the measuring and reference cuvettes is ensured by a sufficiently high energy level of the generated laser radiation and high sensitivity of the photodetector units 4 and 5. This is achieved through the use of modern laser generators and highly sensitive ultraviolet wavelength photodetectors. The implementation of a large number of passes (revolutions) of the probe laser radiation through the measuring cuvette is ensured by a significant reduction in radiation losses per cycle through the measuring cuvette 2, which is achieved through the use of corner reflectors that provide optical feedback for repeated passage of the laser radiation through the cuvette 2. feedback loop eliminates the fiber optic line and additional connecting optical elements, which reduces radiation loss at each revolution L And on the measuring cell 2 and allows you to increase the total number of passes N of the probe LI through the cell with the used laser generators 1 and 7, with a limited generated radiation power. The use of a large number of revolutions N of the probe laser radiation using a measuring cuvette 2, in turn, makes it possible to increase the sensitivity of the used absorption photometric measurement method, which ensures high accuracy when measuring very low concentrations of boric acid C in the composition of the coolant of a nuclear reactor.

В таблице 2 представлены результаты измерений сравнительно больших концентраций борной кислоты от 10 до 100 мг/л теплоносителя, полученные для однократного прохождения импульса зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете при N=1.Table 2 presents the results of measurements of relatively high concentrations of boric acid from 10 to 100 mg / l of coolant obtained for a single passage of a probe laser pulse through a measuring cell at N = 1.

Figure 00000013
Figure 00000013

Как видно из таблицы 2, при измерении больших уровней концентрации борной кислоты для обеспечения высокой точности измерений достаточно однократного прохождения зондирующего импульса по измерительной кювете 2. При этом уровень ослабления величины импульса обратного ЛИ по сравнению с эталонным импульсом обратного ЛИ изменяется от 15% при С=10 мг/л до 81% при С=100 мг/л.As can be seen from table 2, when measuring high levels of boric acid concentration, to ensure high measurement accuracy, a single passage of the probe pulse through measurement cuvette 2 is sufficient. Moreover, the attenuation level of the reverse LI pulse compared to the reference pulse of the reverse LI varies from 15% at C = 10 mg / l to 81% at C = 100 mg / l.

На фиг. 7 представлены результаты моделирования работы системы измерений в соответствии с табл. 1 при осуществлении измерений концентрации борной кислоты С=1 мг/л вещества теплоносителя. На фиг. 7 представлена последовательность импульсов обратного лазерного излучения I(N)/I0(N) по отношению к величинам импульсов обратного лазерного излучения I0(N), прошедших через эталонную кювету 3 с нулевой концентрацией борной кислоты С=0. Данные импульсы обратного ЛИ регистрируются фотоприемным блоком 4 после каждого прохождения зондирующего импульса по измерительной кювете 2 и отдельно регистрируются импульсы I0(N) после прохождения по эталонной кювете 3. При этом относительная величина импульсов обратного ЛИ I(N)/I0(N) постепенно уменьшается с ростом числа оборотов N по измерительной кювете 2. Число оборотов (прохождений) по измерительной кювете возрастает от одного до N. При числе оборотов N=10 величина регистрируемого импульса I(10) составляет 0,848 от величины импульса I0(0), регистрируемого при нулевой концентрации борной кислоты (в эталонной кювете) - изменение на 15,2%. Таким образом, уже при N=10 оборотах зондирующего импульса возможны точные измерения концентрации борной кислоты порядка С=1 мг/л. При N=20 указанное изменение (уменьшение) амплитуды импульса составляет величину 0,72 от уровня импульса при нулевой концентрации борной кислоты (уменьшение на 28%), что позволяет осуществить процесс измерений с еще более высокой точностью. При однократном проходе зондирующего импульса I(1) через измерительную кювету уменьшение амплитуды относительно нулевого импульса I0(0) составит 0,9837, т.е. менее одного процента, что не позволяет обеспечить высокую точность измерений при только одном проходе зондирующего импульса через измерительную кювету, что характерно для классического абсорбционного метода. Таким образом, представленный на фиг. 7 результат показывает постепенное увеличение чувствительности и точности измерений при увеличении числа проходов N зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете 2. Представленные на фиг. 8 и фиг. 9 результаты моделирования измерений концентраций борной кислоты 0,2 мг/л и 0,05 мг/л, показали определенную возможность достаточно точного определения этих малых уровней концентраций. Так например, при измерении весьма малой концентрации С=0,05 мг/л уровень уменьшения амплитуды зондирующего импульса I(N), который необходимо зарегистрировать при N=30 после осуществления тридцати оборотов зондирующего импульса по измерительной кювете, составляет Ep=0,975, т.е. 2,5%. Современные цифровые средства измерения амплитуд электрических импульсов достаточно надежно обеспечивают данную точность измерений, что соответственно обеспечивает достаточную точность измерения весьма малой концентрации уровня борной кислоты в составе контура теплоносителя ядерного реактора.In FIG. 7 presents the results of modeling the operation of the measurement system in accordance with table. 1 when carrying out measurements of the concentration of boric acid C = 1 mg / l of a coolant substance. In FIG. 7 shows a sequence of pulses of reverse laser radiation I (N) / I 0 (N) with respect to the values of pulses of reverse laser radiation I 0 (N) transmitted through a reference cell 3 with a zero concentration of boric acid C = 0. These reverse LI pulses are recorded by the photodetector unit 4 after each passage of the probe pulse through the measuring cell 2 and the pulses I 0 (N) are separately recorded after passing through the reference cell 3. Moreover, the relative magnitude of the reverse LI pulses I (N) / I 0 (N) gradually decreases with increasing number of revolutions N in the measuring cell 2. The number of revolutions (passes) in the measuring cell increases from one to N. When the number of revolutions N = 10, the value of the recorded pulse I (10) is 0.848 of the value of the pulse I 0 (0), reg abraded at zero concentration of boric acid (in the reference cuvette) - a change of 15.2%. Thus, even at N = 10 revolutions of the probe pulse, accurate measurements of the concentration of boric acid of the order of C = 1 mg / L are possible. At N = 20, the indicated change (decrease) in the pulse amplitude is 0.72 of the pulse level at zero concentration of boric acid (decrease by 28%), which allows the measurement process to be performed with even higher accuracy. With a single passage of the probe pulse I (1) through the measuring cell, the decrease in amplitude relative to the zero pulse I 0 (0) will be 0.9837, i.e. less than one percent, which does not allow to ensure high measurement accuracy with only one passage of the probe pulse through the measuring cell, which is typical for the classical absorption method. Thus, shown in FIG. 7, the result shows a gradual increase in the sensitivity and accuracy of measurements with an increase in the number of passes N of the probing laser radiation along the measuring cell 2. Presented in FIG. 8 and FIG. 9, the results of modeling measurements of boric acid concentrations of 0.2 mg / L and 0.05 mg / L showed a definite possibility of fairly accurate determination of these low levels of concentrations. For example, when measuring a very low concentration C = 0.05 mg / L, the level of decrease in the amplitude of the probe pulse I (N), which must be recorded at N = 30 after thirty revolutions of the probe pulse through the measuring cell, is E p = 0.975, t .e. 2.5%. Modern digital means of measuring the amplitudes of electric pulses reliably provide this measurement accuracy, which accordingly provides sufficient accuracy for measuring a very low concentration of boric acid in the composition of the coolant circuit of a nuclear reactor.

Следует отметить, что при переходе от измерений малой концентрации борной кислоты к измерениям более высокой концентрации целесообразно изменить рабочую длину волны, генерируемую первым лазерным генератором 1 и использовать более длинноволновое лазерное излучение ультрафиолетового диапазона. Это позволит более точно согласовать характеристики фотоприемных блоков 4 и 5 с характеристиками поглощения излучения в теплоносителе с более высокой концентрацией борной кислоты и обеспечит более высокую точность измерений. В настоящее время промышленностью освоены лазерные генераторы видимого и ультрафиолетового диапазона длин волн с перестройкой длины волны генерируемого излучения. Аналогично при использовании второго лазерного генератора 7 с перестройкой длины волны генерируемого излучения возможна более точная совместная калибровка измерительной и эталонной кювет на нескольких длинах волн контрольных излучений.It should be noted that when switching from measurements of a low concentration of boric acid to measurements of a higher concentration, it is advisable to change the working wavelength generated by the first laser generator 1 and use longer wavelength ultraviolet laser radiation. This will allow you to more accurately match the characteristics of the photodetector blocks 4 and 5 with the characteristics of the absorption of radiation in a coolant with a higher concentration of boric acid and will provide higher measurement accuracy. Currently, the industry has mastered the laser generators of the visible and ultraviolet wavelength range with the tuning of the wavelength of the generated radiation. Similarly, when using the second laser generator 7 with tuning the wavelength of the generated radiation, a more accurate joint calibration of the measuring and reference cell at several wavelengths of the control radiation is possible.

В предлагаемой системе измерений использованы блоки и узлы, разработанные или выпускаемые промышленностью. Измерительная и эталонная кюветы выполняются в форме стандартных конструкторских разработок с использованием иллюминаторов, прозрачных в широком диапазоне от короткой части УФ- диапазона до ИК-диапазона длин волн. Лазерные генераторы и фотоприемники УФ-диапазона выпускаются промышленностью и используются в промышленности, медицине и научных исследованиях. Оптические приборы и элементы, входящие в состав предлагаемой измерительной системы, разработаны и выпускаются промышленностью. К таким элементам относятся оптические отражательные и полупрозрачные зеркала, выносные зеркала с приводом на основе шаговых электродвигателей, волоконно-оптические линии с входящими в их состав адаптерами волокна на диапазон от 200 нм до ИК-диапазона, модуляторы лазерного излучения на основе акустооптических ячеек и на основе электрооптических кристаллов, работающие в широком диапазоне длин волн от видимого до ультрафиолетового диапазона. Управляемые ослабители выполнены на основе, например, диафрагм механически управляемых с помощью шаговых электрических двигателей, или на основе электрооптических кристаллов. Блоки управления управляемыми ослабителями и модуляторами лазерного излучения входят в их состав и не показаны на фиг. 1. Фотоприемные блоки 4, 5 и 8 выполнены на основе высокочувствительного фотоэлектронного умножителя, работающего в диапазоне 200-800 нм. В состав фотоприемных блоков входят электрические усилители импульсных сигналов, блоки оцифровки и сопряжения со входом ЭВМ. Блок обработки и управления 6 выполнен на основе стандартной электронной вычислительной машины любого типа. Блок 6 выполняет функции обработки поступающей с выходов фотоприемных блоков информации, на основе которой осуществляется расчет и определение концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя ядерного реактора. Одновременно блок 6 осуществляет управление работой всех элементов и устройств системы измерений по специальной программе. Блок 6 содержит средства сопряжения и соединен со всеми управляемыми элементами измерительной системы.The proposed measurement system uses blocks and units developed or manufactured by the industry. The measuring and reference cuvettes are made in the form of standard design developments using portholes that are transparent in a wide range from a short part of the UV range to the IR wavelength range. UV laser generators and photodetectors are manufactured by industry and are used in industry, medicine, and research. The optical instruments and elements that make up the proposed measuring system are designed and manufactured by the industry. Such elements include optical reflective and translucent mirrors, remote mirrors with a drive based on stepper motors, fiber optic lines with fiber adapters included in their composition for a range from 200 nm to the IR range, laser radiation modulators based on acousto-optical cells and based electro-optical crystals operating in a wide range of wavelengths from visible to ultraviolet. Controlled attenuators are made on the basis of, for example, diaphragms mechanically controlled by stepper electric motors, or based on electro-optical crystals. The control units of controlled attenuators and modulators of laser radiation are included in their composition and are not shown in FIG. 1. The photodetector blocks 4, 5 and 8 are made on the basis of a highly sensitive photoelectronic multiplier operating in the range of 200-800 nm. The composition of the photodetector blocks includes electrical amplifiers of pulsed signals, blocks of digitization and interface with the input of the computer. The processing and control unit 6 is made on the basis of a standard electronic computer of any type. Block 6 performs the functions of processing the information coming from the outputs of the photodetector blocks, on the basis of which the calculation and determination of the concentration of boric acid in the coolant circuit of a nuclear reactor are carried out. At the same time, block 6 controls the operation of all elements and devices of the measurement system according to a special program. Block 6 contains means for interfacing and is connected to all controllable elements of the measuring system.

В предлагаемой системе измерений возможны различные варианты построения основных оптических функциональных узлов. На фиг. 2 представлен второй вариант подключения волоконно-оптической линии и второго адаптера волокна ко входу измерительной кюветы 2. Данный вариант доставки импульса зондирующего лазерного излучения на оптический вход измерительной кюветы 2 отличается тем, что первый уголковый отражатель 11 и второй адаптер волокна 17 поменялись местами по сравнению с фиг. 1. На фиг. 3 представлен третий вариант подключения второго адаптера волокна 17 к оптическому входу измерительной кюветы 2. На фиг. 3 роль уголкового отражателя 11 выполняет первый светоделитель 18, который выполнен на основе полупрозрачного зеркала. При этом данное светоделительное полупрозрачное зеркало 18 установлено перпендикулярно оптической оси измерительной кюветы 2 и выполняет две функции: собственно отражательного зеркала, заменяющего собой уголковый отражатель, и функции светоделения при пропускании импульса зондирующего лазерного излучения на оптический вход измерительной кюветы с оптического выхода второго адаптера волокна 17. При этом уголковый отражатель поз. 11 исключен из оптической схемы системы измерений. Физически данные варианты построения доставки лазерного излучения на вход измерительной кюветы 2 на фиг. 2 и фиг. 3 эквивалентны варианту, представленному на основном рисунке, фиг. 1.In the proposed measurement system, various options for constructing the main optical functional units are possible. In FIG. Figure 2 shows the second option for connecting the fiber optic line and the second fiber adapter to the input of the measuring cell 2. This option for delivering a probe laser pulse to the optical input of the measuring cell 2 is characterized in that the first corner reflector 11 and the second fiber adapter 17 are swapped compared to FIG. 1. In FIG. 3 shows a third embodiment of connecting a second fiber adapter 17 to the optical input of the measuring cell 2. FIG. 3, the role of the corner reflector 11 is played by the first beam splitter 18, which is made on the basis of a translucent mirror. At the same time, this beam-splitting translucent mirror 18 is installed perpendicular to the optical axis of the measuring cell 2 and performs two functions: the reflective mirror itself, which replaces the corner reflector, and the beam-splitting function when a probe laser pulse is transmitted to the optical input of the measuring cell from the optical output of the second fiber adapter 17. In this case, the corner reflector pos. 11 is excluded from the optical system of the measurement system. Physically, these options for constructing the delivery of laser radiation to the input of the measuring cell 2 in FIG. 2 and FIG. 3 are equivalent to the embodiment shown in the main figure, FIG. one.

На фиг. 4 представлен вариант построения схемы доставки импульса зондирующего лазерного излучения на оптический вход измерительной кюветы 2, при котором в качестве светоделителя поз. 18 (на фиг. 1) использована акустооптическая ячейка поз. 39 с блоком управления 40. Данная акустооптическая ячейка 39 выполняет роль динамического оптического светоделителя - переключателя оптических импульсных излучений и обеспечивает оперативное переключение оптического входа измерительной кюветы 2 на оптический выход адаптера волокна 17 или переключение указанного входа измерительной кюветы 2 на первый уголковый отражатель 11, а также обратное переключение под управлением сигналов от своего блока управления 40, который в свою очередь формирует управляющие сигналы для акустооптической ячейки 39 под воздействием сигналов управления и синхронизации, поступающих на блок 40 с выхода блока обработки и управления 6. При этом в первый момент времени поступления зондирующего импульса ЛИ с выхода адаптера волокна 17 на оптический вход измерительной кюветы 2 акустооптическая ячейка 39 работает как плоскопараллельная пластина, через которую лазерное излучение с выхода адаптера волокна 17 без потерь проходит на оптический вход измерительной кюветы 2. В этот момент времени на акустооптическую ячейку 39 управляющий сигнал с выхода блока управления 40 не подается. Далее импульс зондирующего ЛИ проходит через АО ячейку 39 и заполняет измерительную кювету 2. После этого на акустооптическую ячейку 39 от блока 40 поступает управляющий электрический сигнал, под воздействием которого данная АО ячейка переключает оптический вход измерительной кюветы 2 на уголковый отражатель 11. При этом происходит многократное прохождение импульса зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете 2 в прямом и обратном направлениях, что обеспечивается отражением указанного импульса от уголковых отражателей 11 и 12. Следует отметить, что при работе акустооптической ячейки в режиме переключения светового потока на уголковый отражатель, используется режим дифракции Брэгга при котором более 95% переключаемого светового потока направляется на уголковый отражатель, а потери излучения являются минимальными. Через некоторое время после выполнения импульсом ЛИ определенного заданного числа оборотов N по измерительной кювете 2, управляющий электрический сигнал с выхода блока 40 от акустооптической ячейки 39 отключается, и последняя снова работает плоскопараллельной пластиной, пропускающей лазерное излучение с выхода измерительной кюветы на адаптер волокна 17, то есть переключает измерительную кювету 2 снова на вход адаптера волокна 17. Импульс обратного лазерного излучения с выхода измерительной кюветы 2 после совершения N оборотов поступает на вход адаптера волокна 17 и далее через волоконно-оптическую линию 15 поступает через соответствующие оптические элементы на оптические входы первого и второго фотоприемных блоков 4 и 5. Данный вариант построения схемы доставки импульса зондирующего ЛИ обладает меньшими потерями энергии зондирующего импульса ЛИ за счет прямого оперативного переключения оптического входа измерительной кюветы 2 на выход адаптера волокна и на уголковый отражатель, при котором исключаются потери энергии в пассивном светоделителе 18, при использовании в этой роли стандартного полупрозрачного зеркала, обладающего фиксированным и заданным уровнем пропускания одновременно в сторону уголкового отражателя 11 и в сторону адаптера волокна 17, при котором происходят некоторые фиксированные потери в энергии доставляемого зондирующего лазерного излучения и снимаемых импульсов обратного лазерного излучения. Однако использование современных мощных лазерных генераторов и высокочувствительных фотоприемников делает эти потери несущественными и позволяет использовать более простую схему доставки зондирующего лазерного излучения на вход измерительной кюветы 2 на основе простого полупрозрачного зеркала в качестве светоделителя 18, как это показано на фиг. 1. Так, например, при использовании в качестве светоделителя 18 полупрозрачного зеркала, имеющего величину пропускания в направлении вдоль оптической оси измерительной кюветы, равную 0,9 и, соответственно, пропускание в боковом направлении около 0,085, возможное число оборотов зондирующего лазерного излучения составляет порядка N=33-35 при использовании выпускаемых промышленностью современных импульсных лазеров УФ-диапазона и высокочувствительных ФЭУ УФ диапазона длин волн. Указанного количества числа оборотов зондирующего импульса ЛИ по измерительной кювете достаточно для обеспечения чувствительности и точности измерения концентрации борной кислоты Cmin=0,05 мг/л. Принцип действия акустооптических ячеек и их основные параметры приведены в соответствующих монографиях и работах [8-10]. Аналогичным образом второй светоделитель 19 может быть выполнен на основе акустооптической ячейки, осуществляющей оперативное переключение оптического входа эталонной кюветы 3 на вход уголкового отражателя 13 или на четвертое отражательное зеркало 31, что позволит осуществить режим динамического переключения, аналогичный используемому для измерительной кюветы 2.In FIG. 4 shows a design option for the delivery of a probe laser pulse to the optical input of the measuring cell 2, in which pos. 18 (in Fig. 1) used acousto-optic cell pos. 39 with a control unit 40. This acousto-optical cell 39 plays the role of a dynamic optical beam splitter - a switch of optical pulsed radiation and provides the prompt switching of the optical input of the measuring cell 2 to the optical output of the fiber adapter 17 or switching the specified input of the measuring cell 2 to the first corner reflector 11, and reverse switching under control of signals from its control unit 40, which in turn generates control signals for the acousto-optical cell 39 under the influence of control and synchronization signals arriving at block 40 from the output of the processing and control unit 6. At the first instant of time, the probe pulse LI from the output of the fiber adapter 17 to the optical input of the measuring cell 2, the acousto-optical cell 39 works as a plane-parallel plate, through which laser radiation from the output of the fiber adapter 17 passes without loss to the optical input of the measuring cell 2. At this point in time, a control signal from the output of the control unit is transmitted to the acousto-optical cell 39 Lenia 40 is not served. Next, the pulse of the probe LI passes through the AO cell 39 and fills the measuring cell 2. After that, a control electric signal is supplied to the acousto-optical cell 39 from block 40, under the influence of which this AO cell switches the optical input of the measuring cell 2 to the corner reflector 11. In this case, multiple the passage of the probe laser pulse along the measuring cell 2 in the forward and reverse directions, which is ensured by the reflection of the specified pulse from the corner reflectors 11 and 12. C It should be noted that when an acousto-optic cell operates in the mode of switching the light flux to the corner reflector, the Bragg diffraction mode is used in which more than 95% of the switched light flux is directed to the corner reflector, and radiation losses are minimal. Some time after the LI pulse performs a certain specified number of revolutions N in the measuring cell 2, the control electric signal from the output of block 40 from the acousto-optic cell 39 is turned off, and the latter again operates as a plane-parallel plate transmitting laser radiation from the output of the measuring cell to the fiber adapter 17, then there is switching the measuring cuvette 2 again to the input of the fiber adapter 17. The pulse of the reverse laser radiation from the output of the measuring cuvette 2 after making N turns goes to the input of the fiber adapter 17 and then through the optical fiber line 15 passes through the corresponding optical elements to the optical inputs of the first and second photodetector units 4 and 5. This option for constructing a pulse delivery probe probe line has less energy loss from the probe pulse due to direct operational switching of the optical the input of the measuring cell 2 to the output of the fiber adapter and to the corner reflector, in which energy losses in the passive beam splitter 18 are excluded, when used in this oli standard semitransparent mirror, having a fixed predetermined level and the transmission simultaneously toward corner reflector 11 and the side fiber adapter 17, which occur when certain fixed losses in the energy delivered to the laser probe and reverse filmed laser pulses. However, the use of modern high-power laser generators and highly sensitive photodetectors makes these losses insignificant and allows using a simpler scheme for delivering probe laser radiation to the input of the measuring cell 2 based on a simple translucent mirror as a beam splitter 18, as shown in FIG. 1. For example, when using a translucent mirror 18 as a beam splitter, having a transmittance in the direction along the optical axis of the measuring cell equal to 0.9 and, accordingly, a transmittance in the lateral direction of about 0.085, the possible number of revolutions of the probe laser radiation is of the order of N = 33-35 when using modern UV pulsed pulsed lasers and highly sensitive PMTs of the UV wavelength range produced by industry. The specified number of revolutions of the probe pulse LI on the measuring cell is sufficient to ensure the sensitivity and accuracy of measuring the concentration of boric acid C min = 0.05 mg / L. The principle of acousto-optic cells and their main parameters are given in the corresponding monographs and works [8-10]. Similarly, the second beam splitter 19 can be made on the basis of an acousto-optic cell, which quickly switches the optical input of the reference cell 3 to the input of the corner reflector 13 or the fourth reflective mirror 31, which will allow for a dynamic switching mode similar to that used for the measuring cell 2.

Важной проблемой при использовании предлагаемой системы измерения борной кислоты в аппаратуре ядерного реактора является задача подключения измерительной кюветы к контуру теплоносителя ядерного реактора. Данная задача решается путем использования специального байпасного трубопровода - ответвления от контура теплоносителя ядерного реактора, к которому подсоединяется измерительная кювета. Выполнение данного подсоединения требует значительных затрат при монтаже и вводе в эксплуатацию предлагаемой измерительной системы. Возможен вариант использования предлагаемой системы измерений в составе ядерного реактора, не требующий специальной байпасной линии для включения измерительной системы в контур теплоносителя. Вариант такого использования предлагаемой измерительной системы приведен на фиг. 5. В данном варианте для заполнения измерительной кюветы 2 веществом теплоносителя контура ядерного реактора используется устройство взятия (отбора) пробы из контура теплоносителя ядерного реактора, которое в настоящее время имеется в составе реакторов типа ВВЭР и используется для измерения концентрации борной кислоты хемолюминесцентным методом. На фиг. 5 показан условно трубопровод первого контура теплоносителя, поз. 42, к которому через управляемый вентиль 44 подсоединено устройство для отбора пробы 43 из контура теплоносителя. Данное устройство 42 представляет собой специальный дроссельный блок для уменьшения давления рабочего вещества теплоносителя до нормального атмосферного давления и охлаждения вещества пробы. В настоящее время с выхода устройства для отбора пробы 43 вещество теплоносителя через управляемый вентиль 45 поступает в контейнер переноса отобранной пробы (не показан). Предлагается выход устройства для отбора пробы 43 через дополнительный управляемый вентиль 46 подсоединить к измерительной кювете 2, которая будет размещена рядом с устройством отбора пробы 43. При открытом вентиле 46 измерительная кювета 2 заполняется веществом из контура теплоносителя с выхода устройства для отбора пробы 43. После осуществления процесса измерения концентрации борной кислоты в веществе из контура теплоносителя, находящегося в кювете 2, с помощью сливного управляемого вентиля 47 осуществляется слив вещества из измерительной кюветы 2 в специальный контейнер 48 для сбора отработанного вещества пробы. Собственно процесс измерения концентрации борной кислоты в составе измерительной кюветы 2 составляет не более одной секунды. Таким образом, данный вариант использования предлагаемой системы измерений обеспечивает все преимущества изложенного выше метода определения концентрации борной кислоты в составе контура теплоносителя ядерного реактора, но не требует монтажа специального отдельного байпаса для подключения измерительной кюветы к контуру теплоносителя за счет использования уже имеющихся средств отбора пробы теплоносителя. Поэтому в данном варианте не требуется больших капитальных затрат для внедрения предлагаемой измерительной системы в аппаратуру действующего ядерного реактора. Монтаж измерительной кюветы 2 и ее подключение к устройству отбора пробы 43 может быть осуществлен в рабочем режиме ядерного реактора без его остановки. При этом предлагаемая измерительная система обладает всеми преимуществами перед хемолюминесцентным пробоотборным методом, а именно: обеспечивает более высокую точность измерений, высокую оперативность измерений, возможность многократного повторения измерений и сравнения с измерениями в эталонной кювете, обеспечивает полную автоматизацию измерений а также полностью исключает контакт персонала АЭС с веществом теплоносителя или измерительной аппаратурой.An important problem when using the proposed boric acid measurement system in a nuclear reactor equipment is the task of connecting a measuring cell to the coolant circuit of a nuclear reactor. This problem is solved by using a special bypass pipeline - a branch from the coolant circuit of a nuclear reactor, to which a measuring cell is connected. The implementation of this connection requires significant costs during installation and commissioning of the proposed measuring system. It is possible to use the proposed measurement system as part of a nuclear reactor, which does not require a special bypass line to include the measurement system in the coolant circuit. A variant of this use of the proposed measuring system is shown in FIG. 5. In this embodiment, to fill the measuring cell 2 with the coolant of the nuclear reactor circuit, a sampling device from the nuclear reactor coolant circuit is used, which is currently available in WWER reactors and is used to measure the concentration of boric acid by the chemoluminescent method. In FIG. 5 shows conventionally the pipeline of the primary coolant circuit, pos. 42, to which through a controlled valve 44 is connected a device for sampling 43 from the coolant circuit. This device 42 is a special throttle unit to reduce the pressure of the working fluid of the coolant to normal atmospheric pressure and to cool the sample substance. Currently, from the output of the sampling device 43, the coolant substance through a controlled valve 45 enters the transfer container of the selected sample (not shown). It is proposed that the output of the sampling device 43 be connected through an additional controlled valve 46 to the measuring cell 2, which will be placed next to the sampling device 43. With the valve 46 open, the measuring cell 2 is filled with material from the coolant circuit from the output of the sampling device 43. After implementation the process of measuring the concentration of boric acid in a substance from the coolant circuit located in the cuvette 2, using a drain valve 47, the substance is drained from the measuring 2 cell into a container 48 for collecting the spent sample substance. The actual process of measuring the concentration of boric acid in the composition of the measuring cell 2 is not more than one second. Thus, this use of the proposed measurement system provides all the advantages of the above method for determining the concentration of boric acid in the composition of the coolant circuit of a nuclear reactor, but does not require the installation of a separate separate bypass for connecting the measuring cell to the coolant circuit by using the existing means of sampling the coolant. Therefore, this option does not require large capital expenditures for the implementation of the proposed measuring system in the equipment of an existing nuclear reactor. The installation of the measuring cell 2 and its connection to the sampling device 43 can be carried out in the operating mode of a nuclear reactor without stopping it. At the same time, the proposed measuring system has all the advantages over the chemoluminescent sampling method, namely: it provides higher measurement accuracy, high measurement efficiency, the possibility of repeated measurements and comparison with measurements in the reference cell, provides full automation of measurements, and also completely eliminates the contact of nuclear power plant personnel with coolant or measuring equipment.

По материалам данной заявки на изобретение разработан и исследован опытный образец системы измерений, проведены измерения параметров исследуемых материалов и растворов веществ в дистиллированной воде, определены параметры раствора борной кислоты заданной концентрации и измерены коэффициенты экстинкции борной кислоты для различных длин волн ультрафиолетового диапазона длин волн, а также параметры борной кислоты в сине-зеленой области видимого спектра. Полученные результаты свидетельствуют о возможности и перспективности измерений концентрации борной кислоты предлагаемым методом с использованием представленной системы измерений в ультрафиолетовом диапазоне длин волн и с использованием сине-зеленой части видимого диапазона, как контрольного лазерного излучения. Предлагаемая система измерений обеспечивает измерение больших концентраций борной кислоты порядка десятков грамм на литр вещества теплоносителя. Одновременно предлагаемая система измерений обеспечивает осуществление измерений малых концентраций борной кислоты до величин 0,05-0,1 мг/л вещества теплоносителя. Данная высокая чувствительность при измерении малых концентраций исследуемых веществ достигается за счет осуществления многократного прохождения зондирующего лазерного излучения через измерительную кювету с помощью специальных уголковых отражателей. В результате этого чувствительность используемого абсорбционно-спектрального метода измерений возрастает в N раз, где N - число прохождений (оборотов) зондирующего лазерного излучения по измерительной кювете. Дополнительно увеличение чувствительности и достоверности измерений обеспечивается за счет применения эталонной кюветы, в которой устанавливается любая заданная точно известная концентрация раствора борной кислоты в дистиллированной воде. При этом эталонная кювета обладает оптическими параметрами, идентичными измерительной кювете. В измерительной системе обеспечивается периодическое подключение к схеме измерений эталонной, или измерительной кювет. Далее осуществляется сравнение параметров импульсов зондирующего лазерного излучения, прошедших через измерительную и эталонную кюветы при совершении одинакового количества оборотов N по веществу измерительной кюветы или эталонной кюветы, что позволяет существенно увеличить точность и достоверность измерений и обеспечить непрерывный мониторинг параметров теплоносителя в первом контуре ядерного реактора. Важным преимуществом предлагаемой системы измерений является возможность подключения к измерительной схеме и проведения измерений на нескольких измерительных кюветах, подключенных в различных местах первого контура теплоносителя ядерного реактора. Это позволяет оперативно контролировать параметры теплоносителя в различных точках контура, что важно для эффективного и безопасного управления работой ядерного реактора. Предлагаемая система измерений обладает высоким быстродействием и оперативностью в проведении измерений. Собственно время измерения концентрации борной кислоты в проходящем через измерительную кювету теплоносителе составляет несколько миллисекунд и определяется временем обработки информации в блоке управления 6 (в персональном компьютере), полученной при регистрации одного зондирующего лазерного импульса. Важным фактором повышения точности измерений, достоверности и доверительности получаемой информации является возможность заполнения эталонной кюветы раствором борной кислоты любой заданной концентрации, выполняемое оператором, последующего проведения измерений с использованием данной эталонной кюветы и измерительной кюветы, обработки и сравнения полученных результатов. Следует отметить возможность проверки (тестирования) оптических параметров измерительной кюветы с помощью второго лазерного генератора и сравнения этих параметров с параметрами эталонной кюветы без отключения измерительной кюветы от первого контура теплоносителя в рабочем режиме ядерного реактора.Based on the materials of this application for the invention, a prototype of a measurement system was developed and investigated, measurements of the parameters of the studied materials and solutions of substances in distilled water were carried out, parameters of a boric acid solution of a given concentration were determined, and extinction coefficients of boric acid were measured for various wavelengths of the ultraviolet wavelength range, as well as parameters of boric acid in the blue-green region of the visible spectrum. The results obtained indicate the possibility and prospects of measuring the concentration of boric acid by the proposed method using the presented measurement system in the ultraviolet wavelength range and using the blue-green part of the visible range as control laser radiation. The proposed measurement system provides the measurement of large concentrations of boric acid of the order of tens of grams per liter of coolant. At the same time, the proposed measurement system provides measurements of small concentrations of boric acid up to values of 0.05-0.1 mg / l of coolant substance. This high sensitivity when measuring low concentrations of the investigated substances is achieved through the multiple passage of the probe laser radiation through the measuring cell using special corner reflectors. As a result of this, the sensitivity of the absorption-spectral measurement method used increases by a factor of N, where N is the number of passes (revolutions) of the probe laser radiation through the measuring cell. In addition, an increase in the sensitivity and reliability of measurements is ensured by the use of a reference cell, in which any precisely defined concentration of boric acid solution in distilled water is established. In this case, the reference cell has optical parameters identical to the measuring cell. In the measuring system, a periodic connection to the measurement scheme of the reference or measuring cell is provided. Next, a comparison is made of the parameters of the pulses of the probe laser radiation transmitted through the measuring and reference cuvettes during the same number of revolutions N through the material of the measuring cuvette or reference cuvette, which can significantly increase the accuracy and reliability of measurements and provide continuous monitoring of the coolant parameters in the primary circuit of a nuclear reactor. An important advantage of the proposed measurement system is the ability to connect to the measuring circuit and take measurements on several measuring cuvettes connected in various places of the primary coolant of the nuclear reactor. This allows you to quickly monitor the parameters of the coolant at various points in the circuit, which is important for effective and safe control of the operation of a nuclear reactor. The proposed measurement system has high speed and efficiency in carrying out measurements. Actually, the time of measuring the concentration of boric acid in the coolant passing through the measuring cell is several milliseconds and is determined by the processing time of the information in the control unit 6 (in a personal computer) obtained by registering one probe laser pulse. An important factor in increasing the accuracy of measurements, the reliability and confidence of the information received is the ability to fill the reference cell with a solution of boric acid of any given concentration, performed by the operator, subsequent measurements using this reference cell and measuring cell, processing and comparing the results. It should be noted that it is possible to check (test) the optical parameters of the measuring cell using a second laser generator and compare these parameters with the parameters of the reference cell without disconnecting the measuring cell from the primary coolant circuit in the operating mode of a nuclear reactor.

В представленной формуле изобретения в ограничительной части формулы находятся первый лазерный генератор и два фотоприемных блока. Это обусловлено тем, что устройство, принятое за прототип [6], содержит источник излучения и два фотоприемника. Лазерный генератор является в общем случае источником излучения, а фотоприемные блоки содержат фотоприемники и являются аналогичными объектами.In the presented claims, in the restrictive part of the formula are the first laser generator and two photodetector units. This is due to the fact that the device adopted for the prototype [6] contains a radiation source and two photodetectors. A laser generator is generally a radiation source, and photodetector units contain photodetectors and are similar objects.

Представленная система измерений параметров теплоносителя в контуре ядерного реактора является измерительной системой дистанционного действия, использующей для получения информации зондирующее излучение, передаваемое по волоконно-оптической линии - так называемый радар-тестер. В данной измерительной системе решены ряд технических проблем, возникающих и аналогичных проблемам современной лазерной локации [19], также решаемым на основе использования возможностей и достижений современной лазерной техники. Можно утверждать, что дальнейшее совершенствование представленной измерительной системы на основе использования современной и перспективной разрабатываемой лазерной аппаратуры позволит обеспечить дальнейшее улучшение характеристик специальной измерительной аппаратуры для использования в ядерной энергетике.The presented system for measuring the parameters of the coolant in the circuit of a nuclear reactor is a remote-sensing measuring system that uses probing radiation transmitted through a fiber-optic line to receive information - the so-called radar tester. In this measuring system, a number of technical problems have been solved that arise similar to the problems of modern laser location [19], which can also be solved using the capabilities and achievements of modern laser technology. It can be argued that further improvement of the presented measuring system based on the use of modern and promising laser equipment being developed will allow further improvement of the characteristics of special measuring equipment for use in nuclear energy.

В представленной заявке на изобретение следует отметить два фактора новизны. Во-первых, следует отметить в качестве новизны изобретения реализацию в измерительной системе нового варианта осуществления абсорбционно-спектрального метода измерений на основе многократного прохождения зондирующего лазерного излучения через измерительную кювету, реализованного посредством введения кольца оптической обратной связи непосредственно через измерительную кювету с помощью уголковых отражателей, образующих открытый оптический резонатор, в который включена измерительная кювета с веществом теплоносителя. Аналогичным образом обратная оптическая связь осуществлена и для эталонной кюветы, которая заполнена раствором борной кислоты с заданной концентрацией и точно известными оптическими параметрами. Данный новый метод измерений позволяет увеличить чувствительность классического абсорбционно-спектрального метода измерений в число раз, равное числу N оборотов зондирующего лазерного излучения по кольцу оптической обратной связи внутри измерительной кюветы, что особенно важно при проведении измерений малых концентраций борной кислоты, или других веществ с малым коэффициентом экстинкции.In the submitted application for the invention, two factors of novelty should be noted. Firstly, it should be noted as a novelty of the invention the implementation in the measuring system of a new embodiment of the absorption-spectral method of measurements based on the multiple passage of the probe laser radiation through the measuring cell, implemented by introducing an optical feedback ring directly through the measuring cell using angle reflectors, forming open optical resonator, which includes a measuring cell with a coolant substance. Similarly, optical feedback was performed for a reference cell, which is filled with a boric acid solution with a given concentration and precisely known optical parameters. This new measurement method allows increasing the sensitivity of the classical absorption-spectral measurement method by a factor equal to the number N of revolutions of the probe laser radiation along the optical feedback ring inside the measuring cell, which is especially important when measuring low concentrations of boric acid or other substances with a low coefficient extinction.

Во-вторых, следует отметить в качестве новизны изобретения реализацию измерения концентрации борной кислоты непосредственно в первом контуре теплоносителя ядерного энергетического реактора указанным новым вариантом абсорбционно-спектрального оптического метода, обеспечение высокой точности, достоверности и оперативности осуществляемых измерений при одновременном решении ряда проблем, возникающих при применении современных технических средств в ядерной энергетике. Следует отметить, что использование предлагаемой системы измерения в составе ядерного энергетического реактора позволяет реализовать следующие преимущества и обеспечить решение следующих проблем в области эксплуатации современных ядерных реакторов:Secondly, it should be noted as a novelty of the invention the implementation of measuring the concentration of boric acid directly in the primary circuit of the coolant of a nuclear power reactor by the indicated new version of the absorption spectral optical method, ensuring high accuracy, reliability and efficiency of measurements while solving a number of problems that arise when applying modern technical means in nuclear power. It should be noted that the use of the proposed measurement system as part of a nuclear power reactor allows you to realize the following advantages and provide a solution to the following problems in the operation of modern nuclear reactors:

1) Обеспечение возможности проведения контроля состава теплоносителя непосредственно в контуре при действующих параметрах водной среды. При этом возможно определение концентрации не только борной кислоты, но и других возможных примесей, образующихся при длительной работе ядерного реактора и воздействия радиации. Для обнаружения указанных примесей возможно использование всего спектра лазерного излучения от короткого ультрафиолета до инфракрасного излучения, способного распространяться в водной среде.1) Ensuring the possibility of monitoring the composition of the coolant directly in the circuit under the current parameters of the aquatic environment. In this case, it is possible to determine the concentration of not only boric acid, but also other possible impurities formed during prolonged operation of a nuclear reactor and exposure to radiation. To detect these impurities, it is possible to use the entire spectrum of laser radiation from short ultraviolet to infrared radiation that can propagate in an aqueous medium.

2) В необслуживаемых и полуобслуживаемых помещениях первого контура (зона строгого режима) устанавливаются только измерительные кюветы. Вспомогательное оборудование измерительной системы и устройства отображения информации могут быть вынесены в любое помещение АЭС на расстояние порядка 1000 метров от ядерного реактора за счет использования волоконно-оптической линии связи. Такая структура при высоком ресурсе работы измерительных кювет позволит снизить дозовые нагрузки обслуживающего персонала АЭС.2) In unattended and semi-serviced rooms of the first circuit (strict mode zone), only measuring cuvettes are installed. Ancillary equipment of the measuring system and information display devices can be taken to any room of a nuclear power plant at a distance of about 1000 meters from a nuclear reactor through the use of a fiber-optic communication line. Such a structure, with a high service life of the measuring cuvettes, will reduce the dose loads of the NPP staff.

3) Применение предлагаемой системы измерений исключает необходимость в осуществлении отбора пробы теплоносителя из среды первого контура. Это обеспечивает снижение дозовых нагрузок персонала АЭС и исключается сброс радиоактивных сред, получаемых при отборе пробы из первого контура. Таким образом, смягчается режим работы соответствующих специальных установок АЭС.3) The application of the proposed measurement system eliminates the need for sampling the coolant from the primary circuit. This ensures a reduction in dose loads of NPP personnel and eliminates the discharge of radioactive media obtained during sampling from the primary circuit. Thus, the operating mode of the corresponding special NPP units is softened.

4) Выведение из процесса измерения человека (что характерно для хемолюминесцентных методов измерений с отбором пробы) исключает субъективную случайную погрешность измерений. Значительно улучшаются метрологические характеристики измерений вследствие отсутствия транспортного запаздывания пробы в длинных импульсных линиях, повышается оперативность измерений, что имеет большое значение для системы управления ядерным реактором и повышения безопасности работы атомных электрических станций.4) Removing a person from the measurement process (which is typical for chemoluminescent measurement methods with sampling) eliminates the subjective random measurement error. The metrological characteristics of measurements are significantly improved due to the absence of transport delay of the sample in long pulse lines, the measurement efficiency is increased, which is of great importance for the control system of a nuclear reactor and increase the safety of nuclear power plants.

Предлагаемая измерительная система вследствие высокой точности измерений, широкого диапазона измерений концентраций исследуемых веществ и высокой оперативности выполнения измерений найдет применение в различных областях производства, химической, нефтеперерабатывающей промышленности и системах мониторинга окружающей среды и экологического контроля.Due to the high accuracy of measurements, a wide range of measurements of the concentrations of the investigated substances and the high efficiency of measurements, the proposed measuring system will find application in various fields of production, the chemical, oil refining industry and environmental monitoring and environmental control systems.

Источники информацииInformation sources

1. Сарылов В.И. Применение хемолюминесцентного метода контроля параметров реакторной воды атомных электростанций. Химия и технология воды, 1982, Т. 4, №1, С. 45-47.1. Sarylov V.I. The use of the chemoluminescent method for monitoring the parameters of the reactor water of nuclear power plants. Chemistry and water technology, 1982, T. 4, No. 1, P. 45-47.

2. Бовин В.П. Нейтронно-абсорбционный анализатор Бора в теплоносителе первого контура ВВЭР. Атомная энергия, 1976. Т. 38, Вып. 5, С. 283-286.2. Bovin V.P. Neutron-absorption analyzer of Boron in the primary coolant of the WWER. Atomic Energy, 1976.V. 38, Vol. 5, S. 283-286.

3. Патент РФ №2025800 от 30.12.1994. Способ контроля содержания Бора-10 в теплоносителе первого контура ядерного реактора.3. RF patent No. 2025800 dated 12/30/1994. The method of controlling the content of Boron-10 in the coolant of the primary circuit of a nuclear reactor.

4. Патент Англии №1157086. Двулучевой фотометр.4. England patent No. 1157086. Two-beam photometer.

5. Патент РФ №2022239 от 30.10.1994. Устройство для оптико-абсорбционного анализа.5. RF patent No. 2022239 from 10.30.1994. Device for optical absorption analysis.

6. Патент РФ №750287 от 23.07.1980. Устройство для оптико-абсорбционного анализа. Двухлучевой фотометр (прототип).6. RF patent No. 750287 of 07.23.1980. Device for optical absorption analysis. Double beam photometer (prototype).

7. Патент РФ №2175792 от 20.02.2001. Измерительное устройство для определения концентрации бора.7. RF patent No. 2175792 dated 02.20.2001. Measuring device for determining the concentration of boron.

8. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Физические основы акустооптики. М.: Радио и связь, 1985. С. 134-234.8. Balakshiy V.I., Parygin V.N., Chirkov L.E. Physical foundations of acousto-optics. M .: Radio and communications, 1985.S. 134-234.

9. Балакший В.И., Манкевич С.К., Парыгин В.Н. Квантовая электроника. 1985. Т. 12, №4.9. Balakshiy V.I., Mankevich S.K., Parygin V.N. Quantum Electronics. 1985.V. 12, No. 4.

10. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970.10. Mustel E.R., Parygin V.N. Methods of modulation and scanning of light. M .: Nauka, 1970.

11. Справочник по лазерной технике. // Под редакцией Напартовича А.П. М.: Энергоатомиздат, 1991.11. Handbook of laser technology. // Edited by Napartovich A.P. M .: Energoatomizdat, 1991.

12. Физико-химические методы исследования внутриконтурных химических процессов в системах атомных энергетических установок. Цнииато-минформ, 1986.12. Physico-chemical methods for the study of internal contour chemical processes in atomic energy systems. Tsniato-minform, 1986.

13. Эристова Д.И., Броучек Ф.И. Аналитические методы определения бора. Тбилиси, 1965.13. Eristova D.I., Brouchek F.I. Analytical methods for determining boron. Tbilisi, 1965.

14. Марченко З.И. Фотометрическое определение элементов. М.: Мир, 1976.14. Marchenko Z.I. Photometric determination of elements. M.: Mir, 1976.

15. Немодрук А.А., Карамова З.К. Аналитическая химия бора. М.: Наука, 1964.15. Nemodruk A.A., Karamova Z.K. Analytical chemistry of boron. M .: Nauka, 1964.

16. Химический контроль на тепловых и атомных станциях. М.: Наука, 1980.16. Chemical control at thermal and nuclear plants. M .: Nauka, 1980.

17. Лазарев Н.В., Астраханцев П.И. Химически вредные вещества в промышленности, справочник. Часть 2. Онти-химтеорет, Ленинград, 1934.17. Lazarev N.V., Astrakhantsev P.I. Chemically harmful substances in industry, reference book. Part 2. Onti-chemtheoret, Leningrad, 1934.

18. Манкевич С.К., Носач О.Ю., Орлов Е.П. и др. Патент РФ №2248555 от 20.03.2005. Способ определения характеристик лазерной среды и устройство для его осуществления.18. Mankevich S.K., Nosach O.Yu., Orlov E.P. and other RF Patent No. 2248555 of 03.20.2005. A method for determining the characteristics of a laser medium and a device for its implementation.

19. Манкевич С.К., Носач О.Ю., Орлов Е.П. и др. Патент РФ №2152056 от 27.06.2000. Способ лазерной локации и устройство для его осуществления.19. Mankevich S.K., Nosach O.Yu., Orlov E.P. and other RF Patent No. 2152056 dated 06/27/2000. The method of laser location and device for its implementation.

20. Патент РФ №2179756 от 20.02.2002. Способ и устройство для получения жидкой пробы.20. RF patent No. 2179756 of 02.20.2002. Method and device for producing a liquid sample.

Claims (7)

1. Система измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя энергетического ядерного реактора, содержащая первый лазерный генератор, измерительную и эталонную кюветы, электрически связанные первый фотоприемный блок и блок обработки и управления, второй фотоприемный блок, выход которого подключен к блоку обработки и управления, управляющий вход первого лазерного генератора подключен к блоку обработки и управления, отличающаяся тем, что введены второй лазерный генератор, третий фотоприемный блок, первый и второй модуляторы лазерного излучения, четыре управляемых ослабителя, два выносных зеркала с блоками управления, последовательно установленные на оптической оси измерительной кюветы оптически связанные первый уголковый отражатель, первый светоделитель, оптический выход которого связан с оптическим входом измерительной кюветы, второй уголковый отражатель, оптически связанный с оптическим выходом измерительной кюветы, последовательно установленные на оптической оси эталонной кюветы оптически связанные третий уголковый отражатель, второй светоделитель, оптический выход которого связан с оптическим входом эталонной кюветы, четвертый уголковый отражатель, оптически связанный с оптическим выходом эталонной кюветы, оптически связанные первый адаптер волокна, волоконно-оптическая линия и второй адаптер волокна, оптический выход которого связан с оптическим входом первого светоделителя, а также введены четыре отражательных зеркала и четыре полупрозрачных зеркала, при этом выход первого лазерного генератора посредством первого отражательного зеркала связан с оптическим входом первого модулятора лазерного излучения, выход второго лазерного генератора посредством третьего полупрозрачного зеркала связан с оптическим входом первого модулятора лазерного излучения, оптический выход которого через первое полупрозрачное зеркало связан с оптическим входом первого адаптера волокна при выведенном первом выносном зеркале, оптический выход первого модулятора лазерного излучения при введенном первом выносном зеркале оптически связан с оптическим входом второго управляемого ослабителя, выход которого посредством четвертого отражательного зеркала связан с оптическим входом второго светоделителя, оптический вход первого адаптера волокна при выведенных первым и вторым выносных зеркалах оптически связан посредством первого полупрозрачного зеркала и через четвертое полупрозрачное зеркало с оптическим входом второго модулятора лазерного излучения и с оптическим входом четвертого управляемого ослабителя, оптический выход которого связан с оптическим входом второго фотоприемного блока, оптический выход второго модулятора лазерного излучения оптически связан с оптическим входом первого фотоприемного блока, оптический выход первого модулятора лазерного излучения посредством первого полупрозрачного зеркала и через второе полупрозрачное зеркало оптически связан с оптическим входом первого управляемого ослабителя, выход которого связан с оптическим входом третьего фотоприемного блока, оптический выход первого модулятора лазерного излучения посредством первого и второго полупрозрачных зеркал и второго отражательного зеркала связан с оптическим входом третьего управляемого ослабителя, оптический выход которого посредством третьего отражательного зеркала, второго выносного зеркала во введенном состоянии и посредством четвертого полупрозрачного зеркала оптически связан с оптическими входами второго модулятора лазерного излучения и четвертого управляемого ослабителя, оптический вход второго управляемого ослабителя при введенном первом выносном зеркале и выведенном втором выносном зеркале оптически связан посредством первого выносного зеркала, первого полупрозрачного зеркала и четвертого полупрозрачного зеркала с оптическим входом второго модулятора лазерного излучения и с оптическим входом четвертого управляемого ослабителя, управляющие входы второго лазерного генератора, первого и второго модуляторов лазерного излучения, первого, второго, третьего и четвертого управляемых ослабителей подключены к блоку обработки и управления, блоки управления первым и вторым выносными зеркалами подключены к блоку обработки и управления, выход третьего фотоприемного блока подключен к блоку обработки и управления.1. A system for measuring the concentration of boric acid in the coolant circuit of a nuclear power reactor, comprising a first laser generator, a measuring and reference cell, electrically coupled a first photodetector unit and a processing and control unit, a second photodetector unit, the output of which is connected to the processing and control unit, a control input the first laser generator is connected to the processing and control unit, characterized in that a second laser generator, a third photodetector unit, a first and second modulator are introduced laser radiation, four controlled attenuators, two remote mirrors with control units, sequentially mounted on the optical axis of the measuring cell, optically coupled to the first corner reflector, the first beam splitter, the optical output of which is connected to the optical input of the measuring cell, and the second corner reflector, optically connected to the optical output of the measuring cell cuvettes, sequentially mounted on the optical axis of the reference cuvette, optically coupled to a third corner reflector, second beamsplitter a body, the optical output of which is connected to the optical input of the reference cell, a fourth corner reflector, optically coupled to the optical output of the reference cell, optically coupled to the first fiber adapter, a fiber optic line and a second fiber adapter, the optical output of which is connected to the optical input of the first beam splitter, and four reflective mirrors and four translucent mirrors were also introduced, with the output of the first laser generator through the first reflective mirror being connected to the optical input of of the second laser modulator, the output of the second laser generator through the third translucent mirror is connected to the optical input of the first laser modulator, the optical output of which through the first translucent mirror is connected to the optical input of the first fiber adapter when the first remote mirror is pulled out, the optical output of the first laser modulator when introduced the first remote mirror is optically connected to the optical input of the second controlled attenuator, the output of which is through four a worn reflective mirror is connected to the optical input of the second beam splitter, the optical input of the first fiber adapter when the first and second remote mirrors are pulled out is optically coupled through the first translucent mirror and through the fourth translucent mirror to the optical input of the second laser modulator and to the optical input of the fourth controlled attenuator, optical output which is connected with the optical input of the second photodetector unit, the optical output of the second optical laser modulator connected with the optical input of the first photodetector, the optical output of the first laser modulator through the first translucent mirror and through the second translucent mirror is optically connected to the optical input of the first controlled attenuator, the output of which is connected to the optical input of the third photodetector, the optical output of the first laser modulator the first and second translucent mirrors and the second reflective mirror is connected to the optical input of the third controlled os the laborer, the optical output of which through the third reflective mirror, the second remote mirror in the entered state and through the fourth translucent mirror is optically connected to the optical inputs of the second laser modulator and the fourth controlled attenuator, the optical input of the second controlled attenuator with the first remote mirror introduced and the output second remote mirror optically coupled by means of a first extension mirror, a first translucent mirror and a fourth translucent of the second mirror with the optical input of the second laser radiation modulator and with the optical input of the fourth controlled attenuator, the control inputs of the second laser generator, the first and second laser radiation modulators, the first, second, third and fourth controlled attenuators are connected to the processing and control unit, the control units are first and the second remote mirrors are connected to the processing and control unit, the output of the third photodetector unit is connected to the processing and control unit. 2. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что в ней измерительная и эталонная кюветы снабжены оптически прозрачными окнами.2. The measurement system according to claim 1, characterized in that the measuring and reference cuvettes in it are equipped with optically transparent windows. 3. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что измерительная кювета подключена к контуру охлаждения ядерного энергетического реактора посредством ответвленного от контура охлаждения байпасного трубопровода.3. The measurement system according to claim 1, characterized in that the measuring cell is connected to the cooling circuit of the nuclear power reactor by means of a bypass pipeline branched from the cooling circuit. 4. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что в ней в качестве первого лазерного генератора использован лазерный генератор ультрафиолетового диапазона длин волн.4. The measurement system according to claim 1, characterized in that it uses a laser generator of the ultraviolet wavelength range as the first laser generator. 5. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что первый и второй лазерные генераторы выполнены с возможностью перестройки длины волны генерируемого лазерного излучения.5. The measurement system according to claim 1, characterized in that the first and second laser generators are configured to tune the wavelength of the generated laser radiation. 6. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве светоделителя использована акустооптическая ячейка с блоком управления, подключенным к блоку обработки и управления, причем оптический вход акустооптической ячейки оптически связан с оптическим входом измерительной кюветы, а оптический выход акустооптической ячейки параллельно оптически связан с первым уголковым отражателем и оптическим выходом второго адаптера волокна.6. The measurement system according to claim 1, characterized in that an acousto-optic cell with a control unit connected to the processing and control unit is used as a beam splitter, the optical input of the acousto-optical cell being optically connected to the optical input of the measuring cell and the optical output of the acousto-optical cell being parallel optical connected to the first corner reflector and the optical output of the second fiber adapter. 7. Система измерения по п. 1, отличающаяся тем, что в ней эталонная кювета снабжена блоком наполнения рабочим веществом, снабженным впускным и выпускным кранами.7. The measurement system according to claim 1, characterized in that the reference cuvette is equipped with a working substance filling unit, equipped with inlet and outlet taps.
RU2015139319A 2015-09-16 2015-09-16 System of measuring concentration of boric acid in power nuclear reactor heat carrier circuit RU2606369C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139319A RU2606369C1 (en) 2015-09-16 2015-09-16 System of measuring concentration of boric acid in power nuclear reactor heat carrier circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139319A RU2606369C1 (en) 2015-09-16 2015-09-16 System of measuring concentration of boric acid in power nuclear reactor heat carrier circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2606369C1 true RU2606369C1 (en) 2017-01-10

Family

ID=58452852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015139319A RU2606369C1 (en) 2015-09-16 2015-09-16 System of measuring concentration of boric acid in power nuclear reactor heat carrier circuit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2606369C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695091C2 (en) * 2018-12-18 2019-07-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for measuring heat carrier parameters of nuclear power reactor
RU2705212C2 (en) * 2019-03-14 2019-11-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser leak detection system in the nuclear power reactor heat carrier circuit
RU2705725C2 (en) * 2019-03-14 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for measuring heat carrier parameters in an energy nuclear reactor
RU2746522C1 (en) * 2020-11-03 2021-04-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for atmosphere monitoring in technical rooms of nuclear power plants
RU2752020C1 (en) * 2020-12-03 2021-07-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser measurement unit
RU2752376C1 (en) * 2020-12-03 2021-07-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser measuring system
RU2766300C1 (en) * 2021-06-02 2022-03-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for detecting emergency operation of a nuclear reactor
RU2790391C1 (en) * 2022-10-11 2023-02-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for monitoring the atmosphere in the region of a nuclear power plant

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU750287A1 (en) * 1972-11-13 1980-07-23 Казанский Научно-Исследовательский Технологический И Проектный Институт Химико-Фотографической Промышленности "Казниитехфотопроект" Double-beam photometer with multistroke cuvette
JPH06288939A (en) * 1993-03-30 1994-10-18 Nuclear Fuel Ind Ltd Method and instrument for measuring boron concentration in nuclear reactor cooling water
RU2025800C1 (en) * 1991-04-23 1994-12-30 Институт радиоэкологических проблем АН Республики Беларусь Method for determination of content of boron-10 in heat carrier of the first circuit of nuclear reactor
EP0802410A1 (en) * 1996-04-17 1997-10-22 Framatome Method for measuring the lithium content of cooling water in a nuclear power plant
EP0922908A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-16 FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO Method and device for measuring the concentration of chemical species and the temperature in the combustion chamber of a thermal plant
JP2000321393A (en) * 1999-05-12 2000-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and device for controlling concentration of nuclear reactor coolant water and concentration measuring system
RU2175792C2 (en) * 1996-10-21 2001-11-10 Сименс Акциенгезелльшафт Boron concentration metering device
RU2215289C1 (en) * 2002-07-02 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный Центр РФ - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" Method of determining mass concentrations of anionic impurities in aqueous heat carrier with boric acid additives
RU38934U1 (en) * 2004-01-27 2004-07-10 Орловский государственный аграрный университет SPECTROPHOTOMETER
US8855259B2 (en) * 2009-12-09 2014-10-07 Korea Atomic Energy Research Institute System and method for detecting leakage of nuclear reactor coolant using laser induced emission spectrum

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU750287A1 (en) * 1972-11-13 1980-07-23 Казанский Научно-Исследовательский Технологический И Проектный Институт Химико-Фотографической Промышленности "Казниитехфотопроект" Double-beam photometer with multistroke cuvette
RU2025800C1 (en) * 1991-04-23 1994-12-30 Институт радиоэкологических проблем АН Республики Беларусь Method for determination of content of boron-10 in heat carrier of the first circuit of nuclear reactor
JPH06288939A (en) * 1993-03-30 1994-10-18 Nuclear Fuel Ind Ltd Method and instrument for measuring boron concentration in nuclear reactor cooling water
EP0802410A1 (en) * 1996-04-17 1997-10-22 Framatome Method for measuring the lithium content of cooling water in a nuclear power plant
RU2175792C2 (en) * 1996-10-21 2001-11-10 Сименс Акциенгезелльшафт Boron concentration metering device
EP0922908A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-16 FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO Method and device for measuring the concentration of chemical species and the temperature in the combustion chamber of a thermal plant
JP2000321393A (en) * 1999-05-12 2000-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and device for controlling concentration of nuclear reactor coolant water and concentration measuring system
RU2215289C1 (en) * 2002-07-02 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный Центр РФ - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" Method of determining mass concentrations of anionic impurities in aqueous heat carrier with boric acid additives
RU38934U1 (en) * 2004-01-27 2004-07-10 Орловский государственный аграрный университет SPECTROPHOTOMETER
US8855259B2 (en) * 2009-12-09 2014-10-07 Korea Atomic Energy Research Institute System and method for detecting leakage of nuclear reactor coolant using laser induced emission spectrum

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695091C2 (en) * 2018-12-18 2019-07-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for measuring heat carrier parameters of nuclear power reactor
RU2705212C2 (en) * 2019-03-14 2019-11-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser leak detection system in the nuclear power reactor heat carrier circuit
RU2705725C2 (en) * 2019-03-14 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for measuring heat carrier parameters in an energy nuclear reactor
RU2746522C1 (en) * 2020-11-03 2021-04-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for atmosphere monitoring in technical rooms of nuclear power plants
RU2752020C1 (en) * 2020-12-03 2021-07-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser measurement unit
RU2752376C1 (en) * 2020-12-03 2021-07-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser measuring system
RU2766300C1 (en) * 2021-06-02 2022-03-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for detecting emergency operation of a nuclear reactor
RU2790391C1 (en) * 2022-10-11 2023-02-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for monitoring the atmosphere in the region of a nuclear power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2606369C1 (en) System of measuring concentration of boric acid in power nuclear reactor heat carrier circuit
Hansen Expanded formulas for attenuated total reflection and the derivation of absorption rules for single and multiple ATR spectrometer cells
CN1653319B (en) System and method for controlling a ligth source for cavity ring-down spectroscopy
CN109115730A (en) Spectral transmittance test macro and method based on tunable laser
RU2705212C2 (en) Laser leak detection system in the nuclear power reactor heat carrier circuit
CN103018011A (en) System and method for measuring transmittance of optical variable attenuator
CN104296875A (en) Device and method for measuring polarization degree of light beam
CN106017783A (en) Method of measuring pressures of two gases in alkali metal gas chamber simultaneously
RU2594364C2 (en) System of measuring concentration of boric acid in first circuit of heat carrier of nuclear power reactor
CN109856078B (en) Optical gas detection system
RU2695091C2 (en) Laser system for measuring heat carrier parameters of nuclear power reactor
Palma et al. Optical absorption in fused silica during irradiation: Radiation annealing of the C-BAND
CN208026629U (en) A kind of penetration by liquid rate measuring device based on total reflection principle
RU2746522C1 (en) Laser system for atmosphere monitoring in technical rooms of nuclear power plants
CN103345129A (en) Method for measuring transmittance of all illumination systems and components in photoetching machine
JPH02150722A (en) Optical fiber sensing system
CN101750399B (en) Refractive index measuring device
Weil Calculation of small optical absorption coefficients from calorimetric experimental data
CN101726337B (en) Iodine flow measuring device and application thereof
RU2752020C1 (en) Laser measurement unit
Mankevich et al. Absorption-spectral photometric method of measuring the boric acid concentration in first-loop coolant of a nuclear power reactor
CN201772994U (en) Vertical incidence film reflectivity meter with the characteristics of symmetry and self calibration
CN104458638A (en) Infrared spectroscopy dual-channel measurement device and method
RU2752376C1 (en) Laser measuring system
RU2766300C1 (en) Laser system for detecting emergency operation of a nuclear reactor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190917