Размещение нейтронных детекторов
При эксплуатации реактора измеряется как средняя плотность нейтронов по всей активной зоне, так и локальные значения. При измерении средней плотности нейтронов детекторы выносятся за пределы активной зоны, а для определения локальных значений они размещаются непосредственно в активной зоне.
Вынос детекторов за пределы активной зоны при измерении средней плотности нейтронов обусловлен следующими причинами.
Во-первых, находясь вне активной зоны эти детекторы регистрируют нейтроны утечки, количество которых при неизменной форме распределения энерговыделения пропорционально среднему потоку нейтронов в реакторе, а следовательно, мощности реактора. Для лучшего усреднения потока нейтронов утечки устанавливают несколько детекторов симметрично относительно оси реактора.
Во-вторых, в местах установки детекторов вне активной зоны плотность потока нейтронов на 3-4 порядка ниже, чем в активной зоне, и обычно не превышает 1010-1011 нейтр./см2 с. При таких значения плотности потока выгорание чувствительного элемента детектора незначительно и влияние излучения на электрическую изоляцию мало.
В-третьих, в месте установки детекторов нет существенных ограничений габаритных размеров, которые неизбежны при введении детекторов внутрь активной зоны. Также вне активной зоны более благоприятные температурные и другие условия, необходимые для нормальной эксплуатации детекторов.
Внутризонные детекторы, которые предназначены для определения локальных значений плотности нейтронов, имеют некоторые особенности по сравнению с внезонными детекторами. Внутризонные детекторы работают в больших радиационных полях (плотность потока нейтронов до (2-5)1014 нейтр./см2 с), а также при высоких температурах, существующих в активной зоне. К этому следует добавить жесткие ограничения габаритных размеров для таких детекторов.
В СУЗ РБМК для определения локальных значений плотности потока нейтронов применяются малогабаритные камеры деления (МКД), которые представляют собой разновидность обычных нейтронных ионизационных камер, используемых вне активной зоны реактора. Однако условия работы МКД внутри активной зоны накладывают определенный отпечаток на их конструкцию и на выбор рабочих параметров детектора.
Малые геометрические размеры МКД не дают возможности компенсировать γ-фон способом, применяемым для внезонных детекторов. Поэтому МКД позволяют надежно фиксировать нейтронную составляющую потока лишь в узком диапазоне (1-100% номинальной мощности реактора).
В связи с малыми расстояниями между электродами рабочее напряжение не превышает 100В. Снижение рабочего напряжения позволяет уменьшить требования к качеству изоляции.
Импульсная камера деления кнт-31
В СУЗ блоков №1, №2 используется импульсная камера деления КНТ-31, которая является детектором потока нейтронов малой плотности, соответствующего состоянию заглушенного реактора. Диапазон мощности, в котором применяется КНТ-31, составляет от 10-11 до 10-8 Nном (при частичном извлечении КНТ-31 - до 1*10-7 Nном).
Конструктивно КНТ-31 представляет собой двухэлектродную цилиндрическую камеру. Электроды представляют собой набор коаксиальных тонкостенных цилиндров с наружными диаметрами 10, 18, 26 и 32 мм. Цилиндры скреплены по концам двумя конусными керамическими изоляторами, стягиваемыми центральной стойкой. Внутри камера заполнена газовой смесью, состоящей из 98 % аргона и 2 % азота при давлении 0,25 МПа (2,5 кг/см2). Электроды имеют урановое покрытие, обогащенное изотопом U235 до 90 %. Покрытие наносится со стороны, контактирующей с межэлектродным зазором, в виде закиси-окиси урана. Импульсы тока формируются при появлении в электрическом поле камеры ионов, образованных осколками деления, ионизирующими газовую смесь, которая заполняет камеру. Компенсация γ-фона производится подбором уровня дискриминации амплитуды импульсов в измерителе скорости счета ИСС.3М.
Сигналом импульсной камеры является скорость счета N = hимпF, где hимп- чувствительность камеры, F - нейтронный поток.
Рис. 1‑6 Схема включения камеры деления КНТ-31
Технические характеристики КНТ-31:
высота - 235 мм;
диаметр - 32 мм;
чувствительность к тепловым нейтронам - 0,25 имп/нейтрон/кв.см;
высота чувствительной части - 200 мм;
предел рабочей температуры - 400 °C;
рабочее напряжение – минус (600 - 1000) В;
номинальное значение амплитуды импульса - 100 мкВ.
Камеры деления размещают в отражателе активной зоны на заглушенном реакторе. При увеличении потока до верхнего уровня предела измерений комплекта измерительной аппаратуры КНТ.31 извлекают из активной зоны.
Схема включения КНТ.31 приведена на Рис. 1 -6