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 прово лочку 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 (ро дий), который при облучении нейтронами дает радиоактивный изотоп, распадающийся с образованием заряженных бета-частиц.
Уходя с эмитте ра, бета-частицы заряжают его положительно, создавая разность потенциа лов между эмиттером и собирающим бета-частицы заземленным коллекто ром.
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 рас пределения 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 из менения можно скорректировать расчетным путем;
ДПЗ просты по конструкции, технологичны при изготовлении, имеют хорошую воспроизводимость параметров (разброс чувствитель ности не более ± 1%) и невысокую стоимость.
Наряду с этим ДПЗ присуши и некоторые недостатки:
небольшой выходной сигнал - в реакторах ВВЭР на номинальной мощности их выход ной 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 дли ной 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 участ вует 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 безынер ционен.
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 дохо дить до 10% общего выходного сигнала.
Выходной сигнал ДПЗ пропорционален плотности нейтронного пото ка в месте его расположения, который в свою очередь связан с энерговыделением в ближайших твэлах.
Восстановление поля энерговыделения по сигналам ДПЗ осуществляет ся на основе коэффициентов пропорциональности, зависящих от обогащения топлива и его выгорания, кон центрации 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 диа метром 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 диамет ром 0,5 мм;
|
Скачать 6.93 Mb.