Детектор прямого заряду

Детектор прямого заряду, що складається з родієвого емітера, колектора у вигляді трубки з нержавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr-16Ni-3Mo, електричного ізолятора між ними, струмопідводу, який відрізняється тим, що за струмопідвід використана термопара з кожухом з нержавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr16Ni-3Mo, який з'єднаний з емітером Винахід належить до галузі ядерної фізики, зокрема до внутрішньозонного контролю ядерного реактора, а більш конкретніше, до детекторів прямого заряду (ДПЗ), що використовуються для вимірювання густини потоку нейтронів у активних зонах ядерних реакторів Контроль роботи ядерного реактора містить в собі вимірювання розподілу густини потоку нейтронів по висоті і радіусу активної зони реактора, а також вимірювання температури у активній зоні реактора Детектори прямого заряду забезпечують вимірювання густини потоку нейтронів, а термопари - температури у активній зоні реактора Детектор прямого заряду складається з колектора, емітера та ізолятора, що їх роз'єднує Емітер виготовляється з нейтроночутливого матеріалу, який випромінює при поглинанні нейтронів заряджені частки, спроможні досягати колектора Величина сигналу детектора залежить від величини статичного заряду, що створюється на емітері, і пропорційна значенню густини потоку нейтронів у МІСЦІ розташування детектора Відомий детектор прямого заряду, який складається з колектора, емітера у вигляді родієвого дроту, ізолятора між ними і струмопідводу [1] Родієвий емітер має високу чутливість не тільки до нейтронного, але і до гаммавипромінювання Тому для екранування емітера від гамма-випромінювання збільшують товщину колектора, що при обмеженому зовнішньому діаметрі детектора призводить або до зменшення діаметру емітера, тобто до зниження лінійної чутливості детектора, або до зменшення надійності ДПЗ 3 другого боку, зменшення товщини колектора призводить не тільки до погіршення метрологічних характеристик детектора, але і до зниження його механічної МІЦНОСТІ і термостійкості, тобто також до зниження надійності ДПЗ Таким чином цей детектор прямого заряду не забезпечує високі метрологічні характеристики та надійність при його експлуатації Відомий також детектор прямого заряду, який складається з родієвого емітера, колектора у вигляді трубки, електричного ізолятора між ними та струмопідводу [2] При цьому колектор і струмопідвід виготовлені з неіржавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr16Ni-3Mo Товщина стінки колектора становить 0,3-0,65 діаметра емітера, а також додержується співвідношення 5^5,3=0,5-1,0 де 5к - товщина СТІНКИ колектора 5,3 - товщина ІЗОЛЯЦІЙНОГО шару Відомий детектор забезпечує високі метрологічні характеристики при вимірюванні густини потоку нейтронів та надійність його при тривалій експлуатації Однак він не дозволяє вимірювати температуру у активній зоні реактора В основу детектора прямого заряду, що пропонується, поставлена задача, шляхом о ю ю 55012 змінення конструкції його струмопідводу, забезпечити можливість вимірювання температури у активній зоні реактора Поставлена задача досягається тим, що у детекторі прямого заряду, який складається з родієвого емітера, колектора у вигляді трубки, виготовленої з неіржавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr16Ni-3Mo, електричного ізолятора між ними і струмопідводу, новим є те, що за струмопідвід використана термопара з кожухом з неіржавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr16Ni-3Mo, який з'єднаний з емітером На фіг 1 зображено ДПЗ конструкції, що пропонується Детектор складається з родієвого емітера 1 у вигляді дроту, колектора 2 у вигляді трубки з неіржавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr-16Ni-3Mo, електричного ізолятора 3, наприклад, з окису алюмінію (АЬОз), струмопідводу 4, який зварений з емітером, заглушок 5,6 з епоксидного матеріалу, які герметизують детектор На фіг 2 зображено місце закріплення струмопідводу (термопари) 4 до емітера 1 Термопара 4, яка одночасно є струмопідводом, має кожух 7, приварений до емітера, ізолятор 8 і термочутливий елемент, що складається з двох послідовно з'єднаних між собою різнорідних провідників 9,10 Можливість довгочасної працездатності у високотемпературній активній зоні реактора забезпечивають платинородійплатинові, хромел ь-алюмелеві та хромел ькопелеві термопари Кожух термопари 7 виконаний у вигляді трубки з неіржавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr16Ni-3Mo ДПЗ цієї конструкції працює слідуючим чином При опромінюванні емітера 1 нейтронами утворюється радіоактивний ізотоп, який розпадається з створенням заряджених часток, Виходячи з емітера, заряджені частки створюють на ньому позитивний заряд, створюючи різницю потенціалів між емітером 1 і заземленим колектором 2 (фіг 1) Сила струму, яка визначається цією різницею потенціалів, пропорційна потоку нейтронів у МІСЦІ розташування детектора, а передача струму на прилад, що його вимірює, здійснюється через кожух 7 термопари Одночасно відбувається вимірювання температури у активній зоні реактора за допомогою розташованого у детекторі термочутливого елементу, що складається з двох (9,10) послідовно з'єднаних між собою різнорідних провідників При нагріванні місця спайки різнорідних провідників 9,10 у електричному ланцюгу термопари виникає термоелектрорушійна сила (ТЕРС), величина котрої вимірюється за допомогою електровимірювального приладу, який підключений у ланцюг термопари За показаннями електровимірювального приладу зі шкалою, яка градуйована у градусах Цельсія або Кельвіна, визначають температуру у активній зоні реактора у тому МІСЦІ, де знаходиться з'єднання струмопідвода з емітером в ДПЗ У ДПЗ конструкції, яка пропонується, колектор 2 і кожух 7 термопари виготовлені з неіржавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr16Ni-3Mo Така сталь має високі корозійні та жаротривкі властивості водночас з високими пластичними характеристиками Кожух термопари (струмопідвід), виконаний з такої ж сталі, що і колектор, має однаковий з ним строк служби, що дуже важливо при ЗМІНІ ДПЗ, що відробили свій ресурс За конкретний матеріал для колектора і струмопідводу пропонується сталь 06Х16Н15МЗБ такого складу (у масових відсотках) С - 0,04-0,06, Si -