RU2743849C1 - Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов - Google Patents
Ионизационная камера деления для регистрации быстрых нейтронов Download PDFInfo
- 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
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)
- 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.
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)
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 |
-
2020
- 2020-04-23 RU RU2020114867A patent/RU2743849C1/ru active
Patent Citations (10)
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 |