Детектор прямої зарядки

Корисна модель відноситься до технічних засобів ядерного приладобудування і стосується зокрема детекторів прямої зарядки (далі - ДПЗ), призначених для вимірювання густини потоку нейтронів у активних зонах ядерних реакторів. ДПЗ складається з колектора, емітера, ізолятора, який відокремлює емітер від колектора, та з'єднувальної струмопровідної лінії. Емітер виготовляється з нейтронне чутливого матеріалу, з якого при поглинанні нейтронів вилітають заряджені частинки, спроможні долітати до колектора. Величина сигналу детектора пропорційна величині густини потоку нейтронів у місці розташування ДПЗ. Із патенту [РФ №2138833 (МПК6: G01T 3/00; H01J 47/12, опублікований 27.09.1999)] відомий детектор прямої зарядки, у якому ізолятор виготовлений з радіаційностійкого кварцу, а внутрішня порожнина замість повітря заповнена гелієм. Колектор цього детектора не має дна, а герметизація внутрішньої порожнини здійснюється за допомогою герметичного заварювання звуженого кінця колектора, протилежного струмопроводу. Найближчим за технічною суттю є відомий з [патенту України 36690 (МПК G01T 3/00, опублікований 16.04.2001р.)] детектор прямого заряду, що складається з родієвого емітера, колектора у вигляді трубки, електричного ізолятора між ними і струмопідводу, у якому колектор і струмовідвід виготовлені з нержавіючої хромонікельмолібденової сталі; при цьому товщина стінки колектора становить 0,30 - 0,65 діаметра емітера, а також витримується співвідношення dк/dіз = 0,5 - 1,0, де dk - товщина стінки колектора, dіз - товщина ізоляційного шару. Ізоляційний шар виконаний з порошку Аl2О3, герметизація внутрішньої порожнини ДПЗ здійснюється за допомогою епоксидного компаунду. ДПЗ цих конструкцій працює таким чином. При опромінюванні емітера нейтронами утворюється радіоактивний ізотоп, що розпадається з утворенням заряджених частинок. Виходячи з емітера, заряджені частинки створюють на ньому позитивний заряд і різницю потенціалів між емітером та заземленим колектором. Сила струму, що визначається цією різницею потенціалів, пропорційна потоку нейтронів у місці розташування ДПЗ. Недоліком відомих детекторів прямого заряду є неможливість надійно закріпити детектор прямого заряду у реакторі, оскільки неможливо приварити його до відповідної конструкції, за допомогою якої він встановлюється у реактор, без руйнування колектора у процесі зварювання. Крім того, до ізолятора з радіаційностійкого кварцу не висувалися вимоги щодо чистоти (обмеження на домішки). Це призводило до поступового зменшення електричного опору ізоляції ізолятора під впливом температури експлуатації і тим самим до нестабільності струму детектора та зниження його чутливості до теплових нейтронів. Викачування повітря з наступним заповненням гелієм внутрішньої порожнини колектора і заварюванням звуженого кінця колектора, виконаного з тонкостінної трубки, є технологічно складним і ненадійним процесом, який не може гарантувати герметичність внутрішньої порожнини і невитікання гелію. Задачею корисної моделі є розробка детектора прямої зарядки, в якому шляхом зміни конструкції дна колектора та вибору ізоляційного матеріалу досягнуто покращення електричних параметрів і технологічності виготовлення детектора. Вказана задача вирішена тим, що у детекторі прямої зарядки для вимірювання густини потоку нейтронів у активних зонах ядерних реакторів, який складається з родієвого емітера, колектора у вигляді трубки з немагнітного нержавіючого сплаву, електричного ізолятора між ними, з'єднувальної лінії, оболонка та дві струмові жили якої виконані з того ж самого немагнітного нержавіючого сплаву, згідно з корисною моделлю дно колектора виконане з капілярної товстостінної трубки, зовнішній діаметр якої дорівнює внутрішньому діаметру колектора, причому трубка виготовлена з такого ж матеріалу, що й колектор, а електричний ізолятор виконаний з плавленого кварцу високої чистоти. Крім того, капілярна трубка виступає з колектора не менше, ніж на 30мм. Нижче корисна модель пояснена на прикладі виконання з використанням фігури, на якій зображений емітер 1, до якого приварений струмопровід 4. Емітер 1 ізольований від колектора 2 ізолятором 3 з плавленого кварцу високої чистоти. Струмопровід 4 герметично приварений до колектора 2. З протилежного струмопроводові кінця колектора в нього вставлене дно 5, виконане з товстостінної капілярної трубки. Дно 5 герметично приварене до колектора 2, а отвір дна 5 після перевірки герметичності і заповнення внутрішньої порожнини гелієм герметично заварений. Для забезпечення герметизації внутрішньої порожнини ДПЗ оболонка струмопроводу, зовнішній діаметр якої практично дорівнює внутрішньому діаметру колектора, герметично приварена до нього; при цьому забезпечується збереження електричного опору ізоляції між оболонкою і струмовою жилою струмопроводу, привареною до емітера. Для забезпечення стабільного і високого значення опору ізоляції та запобігання випадковому контакту між емітером і колектором на емітер одягнений електричний ізолятор, виготовлений з плавленого кварцу високої чистоти. Крім того, відповідно до здійснення корисної моделі дно колектора виконане з капілярної товстостінної трубки, зовнішній діаметр якої дорівнює внутрішньому діаметру колектора; дно-трубку приварено до колектора, чим забезпечується надійне герметичне з'єднання. Через дно-трубку відкачують повітря з внутрішньої порожнини ДПЗ і заповнюють її гелієм, чим додатково забезпечується високий і стабільний опір ізоляції між ізолятором і емітером. Після цього отвір у трубці герметично заварюють. Трубка виступає з колектора не менше, ніж на 30мм. Цим забезпечується можливість приєднання трубки до пристрою, за допомогою якого здійснюють відкачування повітря з внутрішньої порожнини ДПЗ та заповнення її гелієм. Крім того, виступаюча з колектора товстостінна дно-трубка може бути приварена до відповідної конструкції реактора без руйнування стінки трубки та розгерметизації ДПЗ. Конструкція ДПЗ, що пропонується, у порівнянні з існуючою має такі переваги: - забезпечує надійну і стабільну роботу ДПЗ за рахунок підтримання електричного опору ізоляції на рівні 1012Ом; - забезпечує стабільне підтримання значення чутливості ДПЗ до теплових нейтронів на рівні початкової чутливості, - забезпечує мінімальний розкид початкової чутливості між ДПЗ одного виконання; - забезпечує надійне кріплення ДПЗ у реакторі без ризику руйнування колектора.