III. Испытательный стенд

Испытательный стенд включает:

- прототип детекторной сборки ДМНП (ПДС), выполненный на основе ионизационной камеры деления, с линией связи, электронагревателем и датчиком температуры;

- блок обработки сигналов (БОС) ПДС;

- станцию технологического управления (СТУ), выполненную на основе промышленного компьютера и обеспечивающую регистрацию сигналов и управление режимами работы БОС;

- вспомогательную аппаратуру для регистрации формы импульсов и амплитудного спектра детекторов нейтронов – контроллер КВВС-04.03 [4].

Структурная схема ИС приведена на рис.2.

Прототип детекторной сборки ДМНП (ПДС) выполнен на основе камеры деления с линией связи. Камера деления выполняется плоскопараллельными электродами типа КНТ-54-2. Масса урана в камере равна 1г, плотность нанесения на электроды 1 мг/см². Линия связи изготовлена на основе двойного коаксиального кабеля со стекловолоконной изоляцией типа 2РК50-2-71. Длина линии связи не менее 3 м. Камера деления с линией связи размещаются в герметичном корпусе, наполненном смесью инертных газов давлением до 5 атм.

Прототип детекторной сборки ДМНП должен быть исследован в условиях:

- диапазон температур - от 20ºС до 350ºС;

- диапазон плотности потока нейтронов - от 10³ до 10¹² n·см^-2·с^-1.

Для проведения испытаний ПДС при температуре до 350 °С он монтируется в электронагреватель.

Рисунок 2. – Структурная схема испытательного стенда

Для проведения лабораторных и реакторных испытаний аппаратуры разработаны методики измерений и программное обеспечение СТУ, обеспечивающее:

- задание параметров, сбор и архивацию информации, поступающей от БОС с периодом дискретизации от 0,1 до 1 мс для сигналов детекторной сборки (импульсного, флуктуационного и токового измерительных трактов) и с периодом дискретизации 40 мс для служебных сигналов;

- обработку информации и управление нагревателем термокамеры с ПДС;

- оперативное отображение информации по всем сигналам и параметрам (контролируемым и вычисляемым) в реальном времени на экране дисплея в цифровом и графическом виде;

- представление, редактирование и вывод на печать цифровой и графической информации результатов измерений и обработки.

IV. Результаты реакторных экспериментов

Эксперименты по определению характеристик прототипа детекторной сборки ДМНП и широкодиапазонного канала контроля нейтронного потока выполнены на исследовательских реакторах ИРТ МИФИ и ВВР-ц.

На ИРТ МИФИ с использованием полоний-бериллиевого источника нейтронов определены:

- средняя величина заряда «быстрой» компоненты импульса ПДС от нейтронов;

- длительность «быстрой» компоненты импульса ПДС от нейтронов;

- зависимости указанных параметров выше от температуры ПДС.

На реакторе ВВР-ц определялись:

- дискриминационные и вольтсчетные характеристики ПДС;

- наклон плато вольтамперной характеристики при максимальном рабочем значении тока ПДС (1 мА) при значениях температуры от 20 ºС до 350 ºС;

- степень разогрева ПДС при облучении в поле реакторного излучения с плотностью потока нейтронов до 1·10¹² n·см^-2·с^-1;

- изменения тока ПДС после набора флюенса 3·10¹⁵ n/см² при плотности потока нейтронов 1·10¹² n·см^-2·с^-1 в процессе снижения мощности реактора;

- возможности и диапазона контроля изменения мощности реактора до и после набора флюенса.

Диаграммы изменения сигналов БОС в процессе пуска и увеличения мощности реактора показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. – Сигналы в измерительных трактах БОС при пуске реактора

Диаграмма процесса разогрева ПДС при облучении в поле реакторного излучения на мощности 5 МВт (плотность потока нейтронов около 1·10¹² n·см^-2·с^-1 показана на рисунке 4.

Рисунок 4. - Процесс разогрева ПДС при облучении в поле реакторного излучения

Результаты испытаний:

- средняя величина заряда «быстрой» компоненты импульса составила 1,42·10^-13 Кл при T = 25 ºC и увеличилась при нагреве до 1,55·10^-13 Кл при T = 350 ºC;

- длительность импульса по уровню 0,1 составила 215 нс и от температуры практически не зависела;

- наклон плато при значении тока ПДС около 0,5 мА до набора флюенса составил:

 0,069 %/В при значении температуры 35 ºС;

 0,055 %/В при значении температуры 307 ºС.

- наклон плато при значении тока ПДС около 0,5 мА после набора флюенса составил:

 0,064 %/В при значении температуры около 100 ºС и флюенсе 1,2·10¹⁵ n/см²;

 0,078 %/В при значении температуры 35 ºС и флюенсе 1,2·10¹⁵ n/см²;

 0,060 %/В при значении температуры около 130 ºС и флюенсе 4,2·10¹⁵ n/см²;

- измеренное значение токового ЛВС необлученного ПДС при температуре 25 ºС составляет 1,110^-8 А и увеличивалось при нагреве до 4,210^-7 А при температуре 350 ºС;

- диапазон работы в токовом режиме при подъеме мощности реактора составил полторы декады, а после набора флюенса при останове не более одной декады.

Испытания подтвердили возможность контроля изменения мощности реактора флуктуационными трактами БОС до и после набора флюенса 4,2·10¹⁵ n/см² в диапазоне четырех десятичных порядков при наличии фонового тока ИК до 1·10^-4 А.