Детектор прямого заряду

1. Детектор прямого заряду, що складається з 36690 ного, але і до гама-випромінювання. Тому для екранування емітера від гама-випромінювання збільшують товщину колектора, що при обмеженому зовнішньому діаметрі детектора спричиняється або до зменшення діаметра емітера, тобто до зниження лінійної чутливості детектора, або до зменшення товщини ізолятора, що робить ДПЗ менш надійним. З другого боку зменшення товщини колектора зумовлює не тільки погіршення метрологічних характеристик детектора, але і зниження його механічної міцності і термотривкості, що зрештою знову ж таки призводить до зниження надійності ДПЗ. До того ж застосування жаротривких сплавів на основі нікелю системи Ni-16Cr-8Fe (наприклад, "Інконель-600") для виготовлення колектора не гарантує їх високу міцність під час тривалої експлуатації, Зниження міцності зумовлено підвищеним вмістом нікелю, що спричиняє вакансійне розпухання колектора при опроміненні його нейтронами. Колектор стає пухким, збільшується його об'єм, знижується його міцність, отже і надійність всієї конструкції. Таким чином відомий ДПЗ [3] не забезпечує високих метрологічних характеристик при його експлуатації і надійність його низька. Задача винаходу - поліпшення метрологічних характеристик і підвищення надійності ДПЗ. Ця задача вирішується застосуванням в ДПЗ колектора і струмопідводу з неіржавіючої хромонікельмолібденової сталі, а також регламентацією поперечних розмірів емітера, колектора та ізоляційного шару. Для вирішення поставленої задачі в ДПЗ, що складається з родієвого емітера, колектора у вигляді трубки, електричного ізолятора між ними та струмопідводу, новим є те, що колектор та струмопідвід виготовлено з нержавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr-16Ni-3Mo; при цьому товщина стінки колектора становить 0,300,65 діаметра емітера, а також має місце співвідношення dк/dіз=0,5-1,0 де dк - товщина стінки колектора; dіз - товщина ізоляційного шару. Поставлена задача вирішується також і тим, що за матеріал колектора та струмопідвода править нержавіюча сталь 06Х16Н15МЗБ. На фіг зображено ДПЗ конструкція, яка пропонується. Детектор складається з родієвого емітера 1 у вигляді дротика діаметром de, колектора 2 у вигляді трубки з товщиною стінки dк, електричного ізолятора 3, наприклад, з окису алюмінію Аl2Оз з товщиною шару dіз між емітером і колектором, струмопідводом 4, привареного до емітера, і заглушок 5,6 з епоксидного матеріалу, які герметизують детектор. Конструкція, що пропонується, технологічна у виробництві. Складання здійснюється шляхом протягування у філь'єрах трубки-колектора з встановленим в середині родієвим емітером з струмопідводом і ізоляцією і подальшою герметизацією заглушками. ДПЗ цієї конструкції працює таким чином. При опромінюванні емітера 1 нейтронами утворюється радіоактивний ізотоп, що розпадається з утворенням заряджених часток. Виходячи з емітера, заряджені частки створюють на ньому позитивний за ряд і різницю потенціалів між емітером 1 та заземленим колектором 2.. Сила струму, що визначається цією різницею потенціалів, пропорційна потоку нейтронів у місці розташування детектора. В ДПЗ конструкції, яка пропонується, колектор 2 виготовлено з нержавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr-16Ni-3Mo. Середній вміст хрому у сталі - 15%, нікелю - 16%, молібдену - 3%. У таких співвідношеннях нікель і хром забезпечує сталі високі корозійні, жаротривкі і жароміцні властивості одночасно при високих пластичних властивостях сталі. Молібден у концентраціях 24% підвищує стійкість проти утворення гарячих тріщин. Водночас відносно невеликий вміст нікелю сприяє тому, що в процесі тривалої експлуатації колектора і струмопідвода в нейтронному полі закрихчування і вакансійне розпухання матеріалу, що пропонується, істотно менше, ніж у сплавах нікелю, які застосовуються зараз. Це значною мірою збільшує строк служби ДПЗ. За конкретний матеріал для колектора і струмопідвода пропонується сталь 06Х16Н15МЗБ (ЕІ847) такого складу (% масових): С - 0,04-0,06; Si - 0,4; Мn - 0,4-0,8; Cr - 15-16; Ni - 15-16; Mo - 2,7-3,2; Nb -£0,9; S - £0,010; P -£0,015; В 0,001 (за розрахунком); Со - £0,02; Сu - £0,05. В конструкції ДПЗ, що пропонується, товщина стінки колектора складає 0,30-0,65 діаметра родієвого емітера 1, а також витримується співвідношення dк/dіз=0,5-1,0, де dк - товщина стінки колектора, dіз - товщина ізоляційного шару. Наведені співвідношення геометричних розмірів емітера, стінок колектора та ізоляційного шару обрані таким чином, щоб струм, зумовлений гамавантами реактора, прагнув до нуля, а надійність ДПЗ була висока. При товщині стінки колектора" менше 0,30 діаметра родієвого емітера внесок у показання детектора від гама-квантів перевищує 1,5%, що істотно погіршує його метрологічні характеристики. Крім того, при такій товщині стінки колектора можливе його швидке прогоряння, зниження механічної міцності і довговічності. При обмеженому зовнішньому діаметрі детектора збільшення товщини стінки колектора понад 0,65 діаметра емітера призводить до зменшення діаметра емітера, тобто до зниження лінійної чутливості детектора, що недоцільно. Діапазон співвідношення dк/dіз=0,5-1,0 забезпечує підвищення надійності ДПЗ. При dк/dіз1,0 значною мірою зменшується надійність ізоляційного шару, що не допускається. Підвищення надійності ДПЗ забезпечується також і тим, що струмопідвід виготовлено з тієї ж нержавіючої хромонікельмолібденової сталі системи Fe-15Cr- 16Ni-3Mo. Конструкція ДПЗ, що пропонується, у порівнянні з існуючою має такі переваги: - забезпечує надійну роботу ДПЗ в активних зонах ядерних реакторів; - забезпечує високу лінійну чутливість детектора з мінімальною похибкою при детектуванні потоку нейтронів; 2 36690 - дозволяє збільшити ресурс служби ДПЗ на 15-20%. Збільшення ресурсу ДПЗ дозволяє зменшити кількість детекторів, необхідних для всього строку служби реактора. При використанні ДПЗ конструкції, яка пропонується, внесок від гама-квантів у струм ДПЗ становить 0,3-1,2%, що підвищує точність визначення виділення енергії в реакторі і забезпечує його економічну експлуатацію. ДПЗ конструкції, що пропонується, у порівнянні з ДПЗ відомих конструкцій забезпечує зменшення вкладу гама-квантів в струм ДПЗ на 20-50%. Джерела інформації. 1. Авторское свидетельство СССР № 807811, МКИ G01T1/28, 1979, ДСП. 2. Авторское свидетельство СССР № 1641104, МКИ G01T1/28, 3/02, 1989, ДСП. 3. Авторское свидетельство СССР № 544292, МКИ G01T3/00, 1974, ДСП. 3 36690 Фіг. 4 36690 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5