【正文】 44 ? 探測(cè)器是 涂硼補(bǔ)償電離室 ，由兩個(gè)同軸的圓柱形電離室組成；涂硼電離室對(duì) α粒子和 γ射線均敏感，在外電壓作用下產(chǎn)生電離電流 In + I ?1。 在啟動(dòng)反應(yīng)堆升功率時(shí)，一定要時(shí)刻監(jiān)視倍增周期， 禁止其小于 18 s 周 期 計(jì) 在源量程和中間量程測(cè)量通道中都包括周期計(jì)，它產(chǎn)生功率倍增時(shí)間信號(hào)，送往顯示器，以顯示中子注量率變化一倍的時(shí)間 T。 42 倍增周期，代表堆功率變化趨勢(shì)、快慢和反應(yīng)堆所處的狀態(tài)。 每個(gè)中子與硼 10 發(fā)生核反應(yīng)， 10n+105B— 73Li+42He+Q，產(chǎn)生 ?粒子、 73Li和 ?射線。 2. 保護(hù)功能 向反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng) RPR提供多個(gè)緊急停堆信號(hào)和允許信號(hào)。 1. 信息和控制功能 (1) 提供信號(hào)：記錄和顯示信號(hào)，向操縱員提供反應(yīng)堆裝料、停堆、啟動(dòng)和功率運(yùn)行各工況下的反應(yīng)堆狀態(tài)信息。s ） 探測(cè)器 量程 101～２ 10５ n/（ cm2 34 堆芯外 中 子 探 測(cè) 器 與 相 應(yīng) 的 量 程 范 圍 35 各個(gè)量程測(cè)量通道通常選用的探測(cè)器及儀表組成。 壓水堆啟動(dòng)時(shí)，中子注量率的變化范圍很大，從啟動(dòng)時(shí)功率至滿功率時(shí)中子注量率變化可大到 6至 12個(gè)數(shù)量級(jí) 。適于探測(cè)堆內(nèi)中子。閃爍體作成中空形，套在光電倍增管上，以提高探測(cè)效率。為提高探測(cè)效率，把這種混合體嵌在有機(jī)玻璃筒內(nèi)，制成 花卷型 快中子屏。 （ 2） BF3正比計(jì)數(shù)管 29 長(zhǎng)計(jì)數(shù)管 所謂長(zhǎng)計(jì)數(shù)管，是利用在很 長(zhǎng)能量范圍 內(nèi)探測(cè)中子的 效率平坦 變化的材料，作為計(jì)數(shù)管的輻射體的正比計(jì)數(shù)管。其靈敏度為： 8 counts／ (n／) 28 （ 1）涂硼正比計(jì)數(shù)管 中心陽極絲是由 216。 由于中子產(chǎn)生的電流較大， γ的影響較小。 圓柱形電極的電場(chǎng)強(qiáng)度為： 通過同樣計(jì)算可求得正、負(fù)離子的收集時(shí)間 T+、 T，及輸出電流 I+、 I ， u +max、 u max的表示式為： ? ? 1202302ln)(???? ?????? ??????? ??????????TtxbxabPVentI ?? ?2202 ln axV abpT ???????????? ? ???????????????????????????? ??abxbCneuabaxCneulnlnlnln0m ax0m ax25 γ 補(bǔ) 償 電 離 室 在有強(qiáng) γ場(chǎng)的情況下，要探測(cè)中子的強(qiáng)度，就需要消除 γ在電離室產(chǎn)生的電流的影響，通常使用 γ補(bǔ)償電離室。 w =μ ／ P 一個(gè)電子生成的電流： 一個(gè)入射粒子產(chǎn)生的電離電子數(shù)為 n，則它產(chǎn)生的電流為 I(t)。即： Ii = I+ + I_ 首先討論平行板電離室。 e 是電子電荷量。 熱中子的靈敏度為 ： 1013A／ (n cm2 s)，適用于 熱中子注量率 ： 102 ─ 1010 n／ cm2 s。 一、 氣體探測(cè)器 Ⅰ 、復(fù)合區(qū)： 0 →V 1 Ⅱ 、電離區(qū) ： V1→V 2， 原電離離子全被電極收集。堆內(nèi)所采用的核檢測(cè)儀表是微型裂變室，堆外所采用的核檢測(cè)儀表是涂硼正比計(jì)數(shù)管、 γ補(bǔ)償電離室及長(zhǎng)電離室。 許多重物質(zhì)對(duì)中子裂變有一定閾值，可制成多閾探測(cè)器，以確定中子能量。 反沖核的反沖能表示為： 所以，反沖核的質(zhì)量越小反沖動(dòng)能越大，通常取氫物質(zhì)， A=1 ，上式為： ?2cosnA EE ? ?22 cos)1(4nA EAAE???當(dāng) En ≤ 20 MeV 時(shí)散射截面能譜見右圖。 11 b 6 Li (n,α) 3 T + MeV σ0 = 936 177。 中子探測(cè)的基本方法 方法有： 核反應(yīng)、核反沖、核裂變、激活化法 等 。 12 反應(yīng)堆功率的測(cè)量 反應(yīng)堆是依靠 核燃料的鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 來維持工作的，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中產(chǎn)生初級(jí)碎片和一系列裂變產(chǎn)物，還有裂變中子、瞬發(fā) γ等輻射線，它們都是裂變能的載體，它們的 核輻射強(qiáng)度與反應(yīng)堆功率成正比，它們消耗在堆內(nèi)的 熱量 也與堆功率成正比，因此，可以通過測(cè)量中子或 γ射線的強(qiáng)度，及測(cè)量堆芯溫度等來間接測(cè)量反應(yīng)堆的功率。通常安置在壓力殼外壁處，也可置于殼內(nèi)的熱屏蔽區(qū)內(nèi)。 設(shè)： 在 1000小時(shí)實(shí)驗(yàn)下 a類元件損壞零件的百分?jǐn)?shù)為 λ a ， 儀表中有 K 種類別的元件， a種類型的元件數(shù)目為 n a ， 1000小時(shí)工作中儀表損壞的百分?jǐn)?shù)為 : 八、穩(wěn)定性 穩(wěn)定性表明儀表測(cè)量某 固定量 時(shí)，示值 隨 時(shí)間及使用條件變化的性能。 過沖量 ： 示值變化的最大振幅減去穩(wěn)態(tài)值，對(duì)穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)。 9 五 、 靈敏度 和 分辨力 靈敏度 S ： 設(shè)輸入變化 △ x 引起輸出變化 △ L 靈敏度高，不意味精確度會(huì)高，要與儀表的允許誤差相適應(yīng)。 △ v = ｜ x ” x’ ｜ x’、 x” 分別為被測(cè)量值平穩(wěn)增加和減小時(shí)，對(duì)儀表同一示值測(cè)得的實(shí)際值。 國(guó)家儀表的精度等級(jí)為： ； ； ； ； ； ； 4 級(jí)等。 7 測(cè)量?jī)x表的性能指標(biāo) 一、量程 測(cè)量?jī)x表能測(cè)量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍。 數(shù)字顯示不會(huì)有視差，可打印數(shù)據(jù)。 二、測(cè)量流程 6 傳感器 從測(cè)量對(duì)象提取信息，生成原始信號(hào) 對(duì)傳感器性能的要求： 輸出與輸入有穩(wěn)定的單值關(guān)系； 非被測(cè)量的影響應(yīng)可忽略，如不能忽略，應(yīng)能對(duì)其補(bǔ)償或修正； 應(yīng)盡可能小的消耗被測(cè)對(duì)象的能量，傳感器對(duì)于對(duì)象狀態(tài)無大的干擾。 3 Ⅲ 、 核反應(yīng)堆儀表的功能 一、測(cè)量項(xiàng)目： 1. 反應(yīng)堆 功率 2 . 反應(yīng)性 3 . 冷卻劑入、出口 溫度 4 . 冷卻劑的 流量 5 . 系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)的 壓力 6 . 元件表面和冷卻劑通道的 沉淀物 。核反應(yīng)堆儀表 蘇杰 1 堆芯： 裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 一回路 ： 將堆芯熱量導(dǎo)出 二回路 ： 將一回路熱量通過 蒸汽發(fā)生器 交換熱量。 第 1 章 緒 論 Ⅰ 、 核 電 站 示 意 圖 壓水堆核電站五大控制系統(tǒng) 核反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) 2 、蒸汽排放控制系統(tǒng) 蒸汽發(fā)生器給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 穩(wěn)壓器壓力、水位調(diào)節(jié)系統(tǒng) 5 、汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng) O [ [ 2 Ⅱ 、壓水堆測(cè)量?jī)x表布置示意圖 T1 進(jìn)入反應(yīng)堆的冷卻劑溫度； T0 離開反應(yīng)堆冷卻劑溫度； Tm 慢化劑溫度； Lm 慢化劑水位； FC 流量?jī)x； PC 冷卻劑出口壓力； FS 蒸汽流量。 5 第 2 章 測(cè)量的基本概念 測(cè)量?jī)x表的組成 一、測(cè)量值的表示式 x ≈ a Ux 其中 ： x 是被測(cè)量值； a 是儀表的讀數(shù)； Ux 是測(cè)量單位。 模擬顯示常以曲線形式記錄數(shù)據(jù)。如：導(dǎo)線，管道，光導(dǎo)及無線通訊等。 精度： 允許誤差 去掉百分號(hào)的 數(shù)字 。 四、儀表的變差、附加誤差 及 修正值 變差 又稱：回差、升降變差 或 來回變差。 x0 = x+ C C = f (x) 可查曲線或修正表求得。 上升時(shí)間 ： 示值從穩(wěn)定態(tài)值的 5％ 變化至 95％ 所需的時(shí)間； 響應(yīng)時(shí)間 ： 示值從開始變化到穩(wěn)態(tài)值 ＋、－ R m 范圍，所需的時(shí)間。該指標(biāo)決定了儀表的壽命 。 aKaaak nn ?? ?? ??111 第 3 章 堆芯外核檢測(cè)儀表及系統(tǒng) 堆芯外的定義 堆芯外是指在反應(yīng)堆堆芯以外，中子注量率低于 10 11 n． Cm 2． S 1 的輻照條件下布置輻射探測(cè)器。 安全功能 向保護(hù)系統(tǒng)提供停堆信號(hào)等。 原理： 探測(cè)器的結(jié)構(gòu)、測(cè)量方法各不相同，但歸納起來都是 利用中子與核發(fā)生的各種反應(yīng) ，直接或間接地測(cè)量中子通量密度。 14 一、核反應(yīng)法 主要測(cè)量慢中子，有以下三種核反應(yīng) ： 10 B (n,α) 7 Li + MeV σ0 = 3840 177。通常是利用 含氫物質(zhì) 作為靈敏體。 233U 、 235 U、 239 U 對(duì)熱中子的反應(yīng)截面分別為： 530b、 580b、 742b，所以常用作裂變探測(cè)器的靈敏體。 以上四種探測(cè)中子的方法比較表 方法 核反應(yīng) 靶材料 截面 (b) 用途 核反應(yīng) ( n, α ) ( n, p ) 10B, 6Li, 3He 103～ 103 熱、慢中子的注量率 核反沖 ( n, n’ ) H ～ 1 快中子注量率 核裂變 ( n, f ) 233U, 235U,239Pu 等 ～ 5102 熱中子注量率 活 化 ( n, γ ) In, Au, Dy(鏑 ) 等 熱中子：～ 1102 共振中子：～ 103 快中子： ～ 1 慢中子的注量率 18 中子探測(cè)器 電離室 氣體探測(cè)器 { 裂變室 計(jì)數(shù)管 常用的中子探測(cè)器 { 中子閃爍探測(cè)器 固體探測(cè)器 { 自給能探測(cè)器 核功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只使用了氣體探測(cè)器。 CWeEAUm ??? Ⅴ GM區(qū) 當(dāng)電壓大于 V4 以后，室內(nèi)的激發(fā)光子起主導(dǎo)作用，使整個(gè)室內(nèi)氣體放大，發(fā)生電子雪崩，輸出脈沖大小與粒子能量無關(guān)。 N0 ─ 單位體積、單位時(shí)間原電離子數(shù) 。 W ─ 平均電離能 。 電離室電流是 Ii由正、 負(fù)離子電流 I+、 I 所組成的。即： Ii = I+ + I_ 平行板電離室內(nèi)，負(fù)離子由 x0以速度為 w(x) 到達(dá) a 處的時(shí)間為 T ， 同理可以求得：