RU2743849C1 - Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов - Google Patents

Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов Download PDF

Info

Publication number
RU2743849C1
RU2743849C1 RU2020114867A RU2020114867A RU2743849C1 RU 2743849 C1 RU2743849 C1 RU 2743849C1 RU 2020114867 A RU2020114867 A RU 2020114867A RU 2020114867 A RU2020114867 A RU 2020114867A RU 2743849 C1 RU2743849 C1 RU 2743849C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neutrons
reactor
neutron
mev
fast
Prior art date
Application number
RU2020114867A
Other languages
English (en)
Inventor
Петр Борисович Басков
Григорий Павлович Кириченко
Ирина Владимировна Мосягина
Вячеслав Васильевич Сахаров
Александр Сергеевич Худин
Ольга Викторовна Ивкина
Илья Михайлович Мушин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" (АО "ВНИИХТ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" (АО "ВНИИХТ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2020114867A priority Critical patent/RU2743849C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2743849C1 publication Critical patent/RU2743849C1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам измерения нейтронных потоков, в частности к оборудованию систем управления и защиты ядерных реакторов, и используется в качестве первичного преобразователя внутриреакторного канала контроля плотности потока нейтронов. Предлагаемое изобретение основано на коаксиальной электродной системе, радиаторным материалом в которой является покрытие из оксида тория ThO2. Содержание изотопа 232Th (имеет пороговое значение сечения деления нейтронами в 1 МэВ) в природном сырье составляет 100%, что исключает снижение информативности сигнала при регистрации быстрых нейтронов из-за присутствия изотопов, чувствительных к тепловым нейтронам. Техническим результатом является регистрация исключительно «быстрой» компоненты нейтронного потока (от 1 эВ до 20 МэВ) в активной зоне реактора в условиях стационарного режима эксплуатации, переходных периодов остановки, запуска и вывода на полную мощность ядерного реактора без необходимости использования замедлителей.

Description

Настоящее изобретение относится к устройствам измерения нейтронных потоков, в частности, к оборудованию систем управления и защиты ядерных реакторов и используется в качестве первичного преобразователя внутриреакторного канала контроля плотности потока нейтронов.
Ионизационная камера деления относится к газоразрядным датчикам нейтронов, принцип работы которой основан на (n,f)-преобразовании энергии нейтронов в электрический сигнал в объеме камеры. В реакторах на ядерном топливе величина нейтронного потока является ключевой информацией о характере протекающих в тепловыделяющих сборках (ТВС) физических процессах. В реакторах на быстрых нейтронах деление ядер в топливных элементах происходит под действием нейтронов «быстрого» спектра (с энергией от 1 до 20 МэВ), поэтому для диагностики активной зоны применяются камеры деления на основе нейтрон-делящихся изотопов, имеющих пороговое сечение захвата быстрых нейтронов. Наиболее распространенными являются радиаторные покрытия на основе изотопа U-238. Кроме того, для регистрации потоков в активной зоне камера деления должна иметь диаметр не более 5-6 мм (в зависимости от типа реакторной установки), т.е. относится к малогабаритным устройствам.
Известна ионизационная камера деления (Малышев Е.К., Стабровский С.А. Малогабаритные ионизационные камеры и их применение на ядерных реакторах//Атомная техника за рубежом, 1983, №12, с. 10-22), относящаяся к малогабаритным камерам и содержащая радиатор в виде смеси изотопов 235U+238U
для снижения интенсивности выгорания материала. Недостатком устройства является отсутствие возможности регистрации только «быстрой» компоненты спектра.
Известна ионизационная камера деления (СА1214289 А, опубл. 27.04.84), предназначенная для диагностики активной зоны реактора и имеющая диаметр не более 4,78 мм. Авторами изобретения подробно рассмотрены вопросы конструкционных материалов в камере, однако не указан нуклидный состав радиатора, не уточняется энергетический диапазон регистрации нейтронов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является камера деления (CN 101236254 В, опубл. 05.03.2008), в которой трубчатый электрод покрыт слоем 238U и обеспечивает регистрацию нейтронов в области энергий около 20 МэВ. Авторами заявляется простота конструкции, низкая стоимость и способность легкой модернизации устройства. Недостатком камеры является тот факт, что получении радиатора с 100% содержанием 238U невозможно, обедненный уран всегда содержит примесь 235U, а, значит, информативность сигнала будет нарушаться, т.к. сечение захвата уран-235 тепловых нейтронов в 500 раз больше сечения захвата быстрых нейтронов изотопом уран-238. Следовательно, камера деления будет оставаться «чувствительной» к тепловой составляющей спектра.
Техническим результатом является регистрация исключительно «быстрой» компоненты нейтронного потока (от 1 эВ до 20 МэВ) в активной зоне в условиях стационарного режима эксплуатации, переходных периодов остановки, запуска и вывода на полную мощность ядерного реактора.
Технический результат достигается тем, что предлагаемое изобретение основано на коаксиальной электродной системе, радиаторным материалом в которой является покрытие из оксида тория ThO2. Содержание изотопа 232Th (имеет пороговое значение сечения деления нейтронами в 1 МэВ) в природном сырье составляет 100%, что исключает снижение информативности сигнала при регистрации быстрых нейтронов из-за присутствия изотопов, чувствительных к тепловым нейтронам.
Перед авторами стояла задача создать малогабаритную (не более 5 мм в диаметре) ионизационную камеру деления (ИКД) на основе трубчатых, коаксиально-расположенных электродов, для детектирования «быстрой» компоненты нейтронного спектра (1 эВ÷20 МэВ). Такая конструкция камеры обеспечивает возможность избирательной регистрации быстрых нейтронов в активной зоне реактора без необходимости использования замедлителей.
Основу конструкции составляет коаксиальная сборка цилиндрических металлических электродов с радиатором ThO2. В осесимметричной сборке диаметры трубчатых электродов увеличиваются в модели арифметической прогрессии. Радиатор в виде оксида тория наносится методом низкотемпературного термодеструкционного разложения карбоксилата тория.
В ходе выполнения исследований был собран опытный образец ториевой малогабаритной камеры деления с диаметром 5 мм, длиной чувствительной части 280 мм, длиной корпуса 380 мм. Испытания проводились на импульсном исследовательском реакторе при различных режимах его работы. Наклон вольт-счетной характеристики ториевой камеры составил 0,03%/В. Чувствительность камеры к потоку быстрых нейтронов составила 2,54⋅10-6 имп/(нейтр/(см2⋅с)). Скорость счета импульсов в поле тепловых нейтронов (плотность потока 1⋅108 нейтр/( см2⋅с)) - менее 1 имп/с. Полученные характеристики ториевой камеры превосходят аналогичные показатели камеры деления на основе 238U.

Claims (1)

  1. Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов на основе системы коммутируемых трубчатых электродов с нанесенными нейтрон-делящимися покрытиями (радиаторами), коаксиально-расположенными в металлическом корпусе, заполненном рабочим газом, отличающаяся тем, что радиатор изготовлен из природного тория, имеющего 100%-ное содержание изотопа 232Th.
RU2020114867A 2020-04-23 2020-04-23 Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов RU2743849C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020114867A RU2743849C1 (ru) 2020-04-23 2020-04-23 Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020114867A RU2743849C1 (ru) 2020-04-23 2020-04-23 Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743849C1 true RU2743849C1 (ru) 2021-02-26

Family

ID=74672718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020114867A RU2743849C1 (ru) 2020-04-23 2020-04-23 Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743849C1 (ru)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU67292U1 (ru) * 2005-06-21 2007-10-10 Институт Сцинтилляционных Материалов Нан Украины Радиометрическая система для обнаружения гамма и нейтронного излучения
CN101236254B (zh) * 2008-03-05 2010-08-18 中国原子能科学研究院 用于测量20MeV能区中子注量率的238U裂变电离室
RU2501040C2 (ru) * 2009-07-27 2013-12-10 Флир Радиацион Гмбх Устройство и способ для детектирования нейтронов с помощью поглощающих нейтроны калориметрических гамма-детекторов
RU2516854C2 (ru) * 2008-10-13 2014-05-20 Коммиссариат А Л` Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив Устройство онлайнового измерения потока быстрых и эпитермических нейтронов
KR101741245B1 (ko) * 2016-02-11 2017-06-15 세종대학교산학협력단 SmB6를 이용한 중성자 검출 물질 및 이를 포함하는 중성자 검출기
CN206515476U (zh) * 2016-12-12 2017-09-22 烟台大学 一种中子管
RU184552U1 (ru) * 2018-06-27 2018-10-30 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Счетчик нейтронов
US20190146104A1 (en) * 2016-09-23 2019-05-16 Purdue Research Foundation Fast Neuron Spectroscopy with Tensioned Metastable Fluid Detectors
RU2701189C1 (ru) * 2019-01-21 2019-09-25 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения величины выхода термоядерных нейтронов импульсного источника
JP6602659B2 (ja) * 2015-07-16 2019-11-06 株式会社東芝 中性子測定装置、中性子演算装置および中性子測定方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU67292U1 (ru) * 2005-06-21 2007-10-10 Институт Сцинтилляционных Материалов Нан Украины Радиометрическая система для обнаружения гамма и нейтронного излучения
CN101236254B (zh) * 2008-03-05 2010-08-18 中国原子能科学研究院 用于测量20MeV能区中子注量率的238U裂变电离室
RU2516854C2 (ru) * 2008-10-13 2014-05-20 Коммиссариат А Л` Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив Устройство онлайнового измерения потока быстрых и эпитермических нейтронов
RU2501040C2 (ru) * 2009-07-27 2013-12-10 Флир Радиацион Гмбх Устройство и способ для детектирования нейтронов с помощью поглощающих нейтроны калориметрических гамма-детекторов
JP6602659B2 (ja) * 2015-07-16 2019-11-06 株式会社東芝 中性子測定装置、中性子演算装置および中性子測定方法
KR101741245B1 (ko) * 2016-02-11 2017-06-15 세종대학교산학협력단 SmB6를 이용한 중성자 검출 물질 및 이를 포함하는 중성자 검출기
US20190146104A1 (en) * 2016-09-23 2019-05-16 Purdue Research Foundation Fast Neuron Spectroscopy with Tensioned Metastable Fluid Detectors
CN206515476U (zh) * 2016-12-12 2017-09-22 烟台大学 一种中子管
RU184552U1 (ru) * 2018-06-27 2018-10-30 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Счетчик нейтронов
RU2701189C1 (ru) * 2019-01-21 2019-09-25 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения величины выхода термоядерных нейтронов импульсного источника

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dulloo et al. Simultaneous measurement of neutron and gamma-ray radiation levels from a TRIGA reactor core using silicon carbide semiconductor detectors
Filliatre et al. In vessel neutron instrumentation for sodium-cooled fast reactors: Type, lifetime and location
US4086490A (en) Wide range neutron detection system
RU2743849C1 (ru) Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов
Cox Neutron Activation Cross Sections for Br 79, Br 81, Rh 103, In 115, I 127, and Ta 181
Reichenberger et al. Advances in the development and testing of micro-pocket fission detectors (MPFDs)
Kiptily et al. Fast ion JET diagnostics: confinement and losses
RU2757219C1 (ru) Ионизационная камера деления для регистрации нейтронов
Chiles et al. Small, annular, double-contained/sup 252/Cf fission chamber for source-driven subcriticality measurements
Villard et al. Improvements in neutron and gamma measurements for material testing reactors
Nishitani et al. Development of capillary plate neutron detector filed with liquid scintillator by using recoiled-particle trajectory analyses
Bignan et al. Direct experimental tests and comparison between sub-miniature fission chambers and SPND for fixed in-core instrumentation of LWR
Shibata et al. A low background neutron measuring system and its application to the detection of neutrons produced by the D2O electrolysis
Blosser et al. NEUTRON FLUX AND NEUTRON AND GAMMA-RAY SPECTRA MEASUREMENTS AT THE HFIR.
Chernikova et al. Time intervals matrix analysis of 235 U and 239 Pu content in a spent fuel assembly using lead slowing down spectrometer
Oprea et al. Measurement of the 241Am (n, γ) cross section at the n_TOF facility at CERN
Strindehag Self-powered neutron and gamma detectors for in-core measurements
Raju et al. Fast neutron spectrum of Ra Be source
Bogdzel et al. Fast multilayer fission chamber with 239Pu
Andriamonje et al. a Novel Micromegas Detector for In-Core Nuclear Reactor Neutron Flux Measurements
KR820002088B1 (ko) 연료침 검사용 γ 방사선 검출기
Malmskog Absolute Transition Probabilities from the 453.1 keV Level in {sup 183} W
CN118398262A (en) Design method of gamma compensation type long-life in-pile neutron detector
Hang et al. Study for Reactor Monitoring using Anti-neutrino Detection in the NEOS experiment
Malmskog The Half Life of the 53 keV Level in {sup 197} Pt