Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы на вопросы ТУР.docx
Скачиваний:
798
Добавлен:
29.05.2015
Размер:
7.26 Mб
Скачать

19 Внутриреакторные датчики контроля потока нейтронов. Преимущества и недостатки.

В качестве датчиков нейтронного потока используются бета-эмиссионные датчики прямой зарядки (ДПЗ), имеющие различные эмиттеры и позволяющие наблюдать за распределением энерговыделе­ния в наиболее напряженных ТВС с точностью 3-4 %. Чаще всего используются ДПЗ с эмиттером из родия.

20 Принцип работы датчиков дпз

Конструктивно ДПЗ представляют собой цилиндрическую камеру с центральным электродом — эмиттером, наружным электродом — коллектором (как правило, это корпус детектора) и твердотельным диэлектриком (изолятором) между электродами.

Датчики прямой зарядки представляют собой генераторы тока и состоят из эмиттера и коллектора.

Эмиттер представляет собой прово­лочку диаметром 0.5 мм и длиной до 200 мм. Изолятор изготавливается из кварцевой трубки, а коллектор - из нержавеющей трубки диаметром 1.3 мм.

В качестве эмиттера используется материал (ро­дий), который при облучении нейтронами дает радиоактивный изотоп, распадающийся с образованием заряженных бета-частиц.

Уходя с эмитте­ра, бета-частицы заряжают его положительно, создавая разность потенциа­лов между эмиттером и собирающим бета-частицы заземленным коллекто­ром.

Протекающий электрический ток будет пропорционален плотности потока нейтронов в месте установки детектора.

По сравнению с другими типами нейтронно-чувствительных детекторов ДПЗ обладают следующими преимуществами:

Малые габариты позволяют разместить в реакторе большое количество детекторов, необходимое для получения детальной картины рас­пределения энерговыделения по объему активной зоны;

ДПЗ не требуют внешнего источника питания, имеют достаточно высокую надежность, срок службы не менее одной кампании реактора, их чувствительность мало изменяется в процессе эксплуатации, и эти из­менения можно скорректировать расчетным путем;

ДПЗ просты по конструкции, технологичны при изготовлении, имеют хорошую воспроизводимость параметров (разброс чувствитель­ности не более ± 1%) и невысокую стоимость.

Наряду с этим ДПЗ присуши и некоторые недостатки:

небольшой выходной сигнал - в реакторах ВВЭР на номинальной мощности их выход­ной ток составляет единицы микроампер;

зависимость чувствительности ДПЗ от различных параметров, характеризующих состояние активной зоны (выгорание, обогащение ближайших твэлов, концентрация борной кислоты, температуры теплоносителя и тл.) и от выгорания эмиттера ДПЗ.

Важная эксплуатационная характеристика ДПЗ — диапазон измерений, в пределах которого показания детектора пропорциональны плотности потока нейтронов.

По теоретическим оценкам значение верхнего предела плотности потока нейтронов для ДПЗ с эмиттерами из родия, серебра и ванадия составляет 1017-1020 см-2с-1.

Нижний предел линейности ДПЗ обусловлен влиянием гамма-излучения реактора, токами линии связи и токами от долгоживущих радионуклидов эмиттера.

В применяемых на реакторах ВВЭР детекторах тина ДПЗ-1М эмиттер представляет собой родиевую проволочку диаметром 0,5 и дли­ной 200 мм.

Часть выходного сигнала ДПЗ обусловлена электронами, образующимися на эмиттере под воздействием гамма-излучения в результате фотоэффекта и комптон-эффекта.

В образовании этой компоненты участ­вует как внешнее гамма-излучение, так и гамма-излучение, образующееся при активации ядра родия нейтронами. Мгновенный компонент, вызванный; (n,гамма)-реакцией на эмиттере, составляет обычно 7-8% активационной составляющей. Существенно, что этот компонент практически безынер­ционен.

Третья составляющая сигнала ДПЗ обусловлена током, образуюшимся в линии связи при воздействии на нее внутриреакторных излучений. Этот фоновый компонент пропорционален длине линии связи. Для ДПЗ-1М ее доля может дохо­дить до 10% общего выходного сигнала.

Выходной сигнал ДПЗ пропорционален плотности нейтронного пото­ка в месте его расположения, который в свою очередь связан с энерговыделением в ближайших твэлах.

Восстановление поля энерговыделения по сигналам ДПЗ осуществляет­ся на основе коэффициентов пропорциональности, зависящих от обогащения топлива и его выгорания, кон­центрации борной кислоты, температуры теплоносителя и т.д.

Результирующая погрешность определения линейного энерговыделения с помощью родиевого ДПЗ складывается из следующих основных оставляющих: погрешности определения коэффициента перехода а от сигнала эмиттера к энерговыделению (~4%); неидентичности чувствительности ДПЗ (± 1%); погрешности учета фонового тока линии связи (до 2%); погрешности учета термотоков (1%); погрешности измерения сигналов ДПЗ (1%).

Среднеквадратичная погрешность составляет примерно 5%

Основные конструктивные отличия детекторной части КНИ для модификаций реакторов ВВЭР:

Серийный ВВЭР-440:

семь ДПЗ размещены равномерно с шагом 305±1 мм; используется ДПЗ-1М с эмиттером из родия длиной 200 мм и диа­метром 0,5 мм;

V блок НВАЭС с ВВЭР-1000:

семь ДПЗ размещены равномерно с шагом 437,5 ±1 мм; используется ДПЗ-1М с эмиттером из родия длиной 250 и диамет­ром 0,5 мм;