Спосіб визначення щільності нейтронного потоку і пристрій для його здійснення

1 Спосіб визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), випромінюваного джерелом (1), при якому перший вимірювальний сигнал Si, і щонайменше один другий вимірювальний сигнал S2, які ВІДМІННІ один від одного і ВІДПОВІДНО залежать від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), використовують для формування широкодіапазонного сигналу W, який однозначно залежить від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), який відрізняється тим, що а) перший вимірювальний сигнал Si при значеннях ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), ніж перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (п-іо), формують як функцію монотонної ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), б) широкодіапазонний сигнал W при значеннях першого вимірювального сигналу Si, які відповідають ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п) меншій, ніж нижнє граничне значення (ги), яке менше, ніж перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (n-ю) і якому поставлено у ВІДПОВІДНІСТЬ перше значення Ni першого вимірювального сигналу Si, прирівнюють до першого вимірювального сигналу Si ВІДПОВІДНО ДО рівняння W = f i ( S i ) = Si, в) широкодіапазонний сигнал W при значеннях першого вимірювального сигналу Si, які відповідають ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), більшій, ніж нижнє граничне значення (ги), формують як функцію f2 вимірювальних сигналів Si, S2 ВІДПОВІДНО до рівняння W=f 2 (Si,S 2 ) г) широкодіапазонний сигнал W на нижньому граничному значенні (ги) є безперервним ВІДПОВІДНО до рівняння fi(Ni) = f2CN1lS2)li д) широкодіапазонний сигнал W використовують як основу для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п) 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що а) другий вимірювальний сигнал S 2 формують як функцію монотонної ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), а саме при значеннях ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), що є більшими, ніж друга гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (П2о), причому друга гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (пго) є меншою, ніж перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (п-іо), б) визначають діапазон перекриття (Д) із нижнім граничним значенням (ги) і верхнім граничним значенням (п2), причому верхнє граничне значення (п2) є більшим, ніж друга гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (п2о) і меншим, ніж перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (п-іо), і цьому верхньому граничному значенню (п2) однозначно додано у ВІДПОВІДНІСТЬ друге сигнальне значення N2 другого вимірювального сигналу S 2 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що функція f2 утворена таким чином f2 = a(S2)*S1+P(S1)*S2 3 передкоефіцієнтами a(S 2 = N2) = 0 і p(Si = N1) = 0 4 Спосіб за п 2 або 3, який відрізняється тим, що в діапазоні перекриття (Д) функція f2 утворена таким чином f 2 =(a*S 1 + p*S2)/(a+P) з передкоефіцієнтами a = (N2 - S2)/(N2 - N1) і р = (Si -Ni)/(N2-Ni) 5 Спосіб за пп 2-4, який відрізняється тим, що для значень другого вимірювального сигналу S2, яким додана у ВІДПОВІДНІСТЬ ЩІЛЬНІСТЬ нейтронного потоку (п) більша, ніж верхнє граничне значення (п-іо), широкодіапазонний сигнал W прирівнюють до другого вимірювального сигналу S 2 6 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що з другим вимірювальним сигналом S 2 і третім вимірювальним сигналом, що залежить від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п) і є ВІДМІННИМ від першого вимірювального сигналу Si і другого вимірювального сигналу S2, аналогічно до утворення діапазону перекриття (Д) визначають безпосередньо примикаючий до нього наступний діапазон перекриття 7 Спосіб за пп 1-6, який відрізняється тим, що широкодіапазонний сигнал W визначають як монотонно зростаючу функцію ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п) о о 8 Спосіб за пп 1-6, який відрізняється тим, що як вимірювальні сигнали Si, S2 використовують ВІДПОВІДНО вимірювальний сигнал іонізаційної камери, камери ділення, камери бору, SPN-детектора або лічильника заряджених часток 9 Спосіб за п 8, який відрізняється тим, що як перший вимірювальний сигнал Si використовують імпульсний сигнал іонізаційної камери (2), а як другий вимірювальний сигнал S2 - сигнал постійного струму або змінного струму тієї ж самої іонізаційної камери (2) 10 Спосіб за пп 1-9, який відрізняється тим, що у ядерній енергетичній установці з активною зоною реактора (3), яка містить як випромінююче нейтронне джерело (1) множину елементів (4), що виділяють тепло, ЩІЛЬНІСТЬ нейтронного потоку (п) визначають між елементами (4), що виділяють тепло, і/або поза активною зоною реактора (3) 11 Пристрій (7) для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), випромінюваного джерелом (1), який містить вимірювальний пристрій (5) для одержання і передачі першого вимірювального сигналу Si і другого вимірювального сигналу S2, які ВІДМІННІ один від одного і ВІДПОВІДНО залежать від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), який відрізняється тим, що перший вимірювальний сигнал Винахід відноситься до способу і пристрою для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку випромінюваного джерелом, зокрема активної зони реактора ядерної енергетичної установки, що містить численність елементів, які виділяють тепло У ядерній енергетичній установці часто для контролю процесів запуску і зупинки використовують пристрій для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, так звану нейтронно-вимірювальну систему Вона містить детектори нейтронів, що формують сигнал, пропорційний ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку ЩІЛЬНІСТЬ нейтронного потоку у відключеному підкритичному стані ядерної енергетичної установки відрізняється на декілька десяткових порядків від ЩІЛЬНОСТІ при роботі на потужності ядерної енергетичної установки У випадку так званої системи змінного струму для утворення інформації залучають змінний струм, накладений на постійний струм, створений у камері ділення, іонізаційній камері або камері бора Унаслідок високих ступенів іонізації газу такої камери окремі імпульси іонізованого газу не можуть бути роздільно відрізненими За рахунок цього в середньому створюється постійний струм, на який накладений змінний струм Квадратичне середнє значення сигналу змінного струму, як і постійний струм є безпосередньо пропорційними ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку У порівнянні із системою постійного струму відношення сигналу детектованих нейтронів до сигналу, викликаного гамма-випромінюванням, у системі змінного струму може бути в 1000 разів вище Тому система змінного струму є переважно придатною для діапазону середньої, а також високої потужності реактора з щільностями нейтронного потоку між 106 нейтро 44910 S-і, при значеннях ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), менших, ніж перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (п-іо), є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), а вимірювальний пристрій (5) з'єднаний з пристроєм оцінки (6) для утворення однозначно залежного від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п) широкодіапазонного сигналу W, який використовують для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п) і який відповідає першому вимірювальному сигналу Si ВІДПОВІДНО до рівняння W = f-i(S-i) = S-і, якщо цей вимірювальний сигнал Si приймає значення, які відповідають ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), меншій, ніж нижнє граничне значення (ги), яке менше, ніж перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку (п-іо), і якому додано у ВІДПОВІДНІСТЬ перше сигнальне значення Ni вимірювального сигналу S-і, який сформований як функція f2 вимірювальних сигналів Si і S2 ВІДПОВІДНО до рівняння W = f2(Si,S2), якщо перший вимірювальний сигнал Si приймає значення, які відповідають ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку (п), більшій, ніж нижнє граничне значення (ги), а також який на нижньому граничному значенні (ги) є неперервним ВІДПОВІДНО до рівняння нів/ (см2с) і 10 14 нейтронів/(см2с) У такий спосіб система змінного струму є придатною також для діапазону потужності ядерної енергетичної установки Як прототип обрано US4652419 де описані спосіб і вимірювальний пристрій для визначення ЩІЛЬНОСТІ потоку нейтронів у ядерному реакторі, де по двом вимірювальним контурам, обробляють два вимірювальних сигналу, які логічно об'єднуються між собою для отримання сигналу, який залежить від ЩІЛЬНОСТІ потоку нейтронів, завдяки чому ЩІЛЬНІСТЬ потоку нейтронів може бути визначена у широкому діапазоні Однак, вимірювальний пристрій і пристрій обробки сигналів потребує при цьому порівняно великих витрат Задачею винаходу є розробка способу, згідно з яким з використанням різних вимірювальних сигналів просто і надійно визначають ЩІЛЬНІСТЬ нейтронного потоку у широкому діапазоні, зокрема від вимкненого стану ядерної енергетичної установки до номінального стану потужності Інша задача полягає в розробці пристрою для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку джерела, що випромінює нейтрони, зокрема в ядерній енергетичній установці ВІДПОВІДНО ДО винаходу задача, спрямована на спосіб визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку випромінюваного джерелом, вирішується ознаками пункту 1 формули винаходу При цьому передбачено, що перший вимірювальний сигнал і другий вимірювальний сигнал, що ВІДМІННІ один від одного (ВІДПОВІДНО залежать від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, використовують для формування нейтронного потоку широкодіапазонного сигналу, що однозначно залежить від щільно 44910 сті, причому перший вимірювальний сигнал аж до значень ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, менших чим перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку, є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, що широкодіапазонний сигнал дорівнюють першому вимірювальному сигналу для значень першого вимірювального сигналу, які відповідають ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку менше нижнього граничного значення, яке таки менше, ніж перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку, і широкодіапазонний сигнал при значеннях першого вимірювального сигналу, які відповідають ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку більшій, ніж нижнє граничне значення, утворять як функцію другого вимірювального сигналу і першого вимірювального сигналу так, що широкодіапазонний сигнал є безперервним на своєму нижньому граничному значенні і широкодіапазонний сигнал служить як основа для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Внаслідок однозначної залежності широкодіапазонного вимірювального сигналу від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку у випадку ядерної енергетичної установки можна визначати потужність реактора ядерної енергетичної установки Це справедливо зокрема для ядерної енергетичної установки з реактором із киплячою водою або реактором, що охолоджується водою під тиском При цьому нижньому граничному значенню, а також першій граничній ЩІЛЬНОСТІ потоку ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку ВІДПОВІДНО однозначно додано у ВІДПОВІДНІСТЬ значення першого вимірювального сигналу так, що замість значення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку завжди можна використовувати також додане йому у ВІДПОВІДНІСТЬ значення першого вимірювального сигналу Додане у ВІДПОВІДНІСТЬ нижньому граничному значенню перше сигнальне значення першого вимірювального сигналу може тим самим служити при здійсненні способу як граничне значення, до якого широкодіапазонний сигнал утворюють із першого вимірювального сигналу При значеннях першого вимірювального сигналу більших, ніж перше сигнальне значення, широкодіапазонний сигнал утворюють як функцію першого вимірювального сигналу і другого вимірювального сигналу Ця функція залежить від першого і другого вимірювального сигналу так, що при рівності значень першого вимірювального сигналу з першим сигнальним значенням вона саме відповідає першому сигнальному значенню За рахунок цього забезпечується, що незалежно від вибору першого сигнального значення, тобто нижнього граничного значення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, широкодіапазонний сигнал у будь-якому випадку проходить безперервно Переважно при значеннях щільностей нейтронного потоку, що є більшими, ніж друга гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку, причому друга гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку є менше, ніж перша гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку, другий вимірювальний сигнал є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку У способі використовують діапазон перекриття, який визначають між нижнім граничним значенням і верхнім граничним значенням, причому верхнє граничне значення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку є більшим, ніж друга гранична ЩІЛЬНІСТЬ потоку За рахунок цього забезпечено, що в діапазоні пере криття у визначеному першою і другою граничною ЩІЛЬНІСТЮ потоку інтервалі, як перший вимірювальний сигнал, так також і другий вимірювальний сигнал ВІДПОВІДНО є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Переважно обидва вимірювальних сигнали є монотонно зростаючими або обидва монотонно падаючими За рахунок цього простим чином забезпечена однозначна залежність широкодіапазонного сигналу від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку також у діапазоні перекриття Унаслідок монотонності першого вимірювального сигналу при щільностях нейтронного потоку нижче першої граничної ЩІЛЬНОСТІ потоку і монотонності другого вимірювального сигналу при щільностях нейтронного потоку вище другої граничної ЩІЛЬНОСТІ потоку діапазон перекриття однозначно визначений першим сигнальним значенням першого вимірювального сигналу і другим сигнальним значенням другого вимірювального сигналу Тим самим без знання ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, лише на основі значень першого вимірювального сигналу і другого вимірювального сигналу може робитися визначення діапазонів, у яких широкодіапазонний сигнал дорівнюють першому вимірювальному сигналу або утворюють як функцію першого вимірювального сигналу і другого вимірювального сигналу Це не залежить від того, чи проходить перший вимірювальний сигнал і другий вимірювальний сигнал монотонно зростаючи або монотонно падаючи Зрозуміло, що аналогічно до визначення діапазону перекриття з монотонним широкодіапазонним сигналом як функцією першого вимірювального сигналу і другого вимірювального сигналу може бути визначений подальший діапазон перекриття У такому подальшому діапазоні перекриття, що примикає до менших або більших значень ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку до названого першим діапазону перекриття, широкодіапазонний сигнал може складатися з третього вимірювального сигналу і першого або другого вимірювального сигналу, так що є безперервний перехід широкодіапазонного сигналу на границях діапазону подальшого діапазону перекриття аналогічно названому першим діапазону перекриття Насамперед у ядерних енергетичних установках, у яких широкодіапазонний сигнал вводиться також у систему аварійного захисту ядерної енергетичної установки, спосіб має особливу перевагу, тому що система аварійного захисту як ІНІЦІЮЮЧИЙ критерій для аварійного останову ядерної енергетичної установки може містити швидку або несподівану зміну ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, яка у обох випадках може розпізнаватися за рахунок широкодіапазонного сигналу Безперервність у широкодіапазонному сигналі могла б при відомих обставинах приводити до необгрунтованої аварійної зупинки ядерної енергетичної установки Це виключається у способі із самого початку внаслідок зазначеного визначення широкодіапазонного сигналу Переважно при значеннях другого вимірювального сигналу, яким додана у ВІДПОВІДНІСТЬ ЩІЛЬНІСТЬ нейтронного потоку більша, ніж верхнє граничне значення, широкодіапазонний сигнал дорівнюють до другого вимірювального сигналу 44910 Широкодіапазонний сигнал є таким чином по діапазонно заданою функцією, яка різним чином задана в трьох діапазонах, що ВІДПОВІДНО безпосередньо межують один з одним Тільки В діапазоні перекриття він є функцією як першого вимірювального сигналу, так і другого вимірювального сигналу, причому на границях діапазону перекриття забезпечений безупинний перехід Як уже згадувалося, широкодіапазонний сигнал може бути по-різному визначений у чотирьох або більш діапазонах, причому звичайно на кожній границі діапазону перехід широкодіапазонного сигналу повинний бути безупинним і в кожному діапазоні повинна бути монотонність широкодіапазонного сигналу Ці безупинні переходи переважно забезпечуються функцією, що унаслідок свого складу з першого вимірювального сигналу і другого вимірювального сигналу збігається на нижньому граничному значенні з першим вимірювальним сигналом і на верхньому граничному значенні з другим вимірювальним сигналом На границях діапазону і поза діапазоном перекриття функція тим самим є залежною завжди тільки від одного єдиного вимірювального сигналу, а саме від вимірювального сигналу, що поза діапазоном перекриття аж до ВІДПОВІДНОГО граничного значення є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Функція усередині діапазону перекриття переважно утворена як сума з добутку першого вимірювального сигналу з коефіцієнтом, що залежить від другого вимірювального сигналу, і добутку з другого вимірювального сигналу з коефіцієнтом, що залежить від першого вимірювального сигналу Коефіцієнт, що залежить від другого вимірювального сигналу, утворений так, що він приймає значення нуль, якщо другий вимірювальний сигнал відповідає другому сигнальному значенню, тобто якщо має місце верхнє граничне значення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку діапазону перекриття Коефіцієнт, що залежить від першого вимірювального сигналу, аналогічно визначений так, що він приймає значення нуль у випадку, якщо перший вимірювальний сигнал приймає перше сигнальне значення, тобто якщо має місце нижнє граничне значення діапазону перекриття Коефіцієнт, що залежить від другого вимірювального сигналу, є переважно часткою з різниці другого сигнального значення і другого вимірювального сигналу і різниці другого сигнального значення і першого сигнального значення, коефіцієнт, що залежить від першого вимірювального сигналу, є ВІДПОВІДНО часткою вид різниці першого вимірювального сигналу і першого сигнального значення і різниці другого сигнального значення і першого сигнального значення Переважно широкодіапазонний сигнал є монотонно зростаючою функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Це має місце, наприклад тоді, коли в якості вимірювальних сигналів використовують без необхідності перерахування або перетворення вимірювальні сигнали нейтронно-вимірювальної системи, що містить іонізаційну камеру, камеру ділення, камеру бора, так званий детектор нейтронів із власним постачанням "self powered neutron-детектор" (SPN-детектор) або лічильник 8 заряджених часток Перший вимірювальний сигнал, а також другий вимірювальний сигнал переважно одержують в іонізаційній камері, камері ділення, камері бора, SPN-детекторі або лічильнику заряджених часток, причому обидва вимірювальних сигнали можуть утворюватися в тій же самій камері або в тому ж самому лічильнику заряджених часток Конструкція, а також принцип дії детектора нейтронів для одержання вимірювального сигналу, що є, зокрема пропорційним ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, описані в німецькій корисній моделі G9305956 6, а також у книзі "Детектування і вимір радіації" Glenn F Knoll, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 2-видання, 1985p , зокрема розділ 5 і 14 При цьому мова йде, зокрема про детектор нейтронів із камерою ділення, або камерою бора, що виконані настільки компактними, що вони є придатними для використання усередині реактора, тобто так званому внутрішньореакторному контрольновимірювальному устаткуванні Перший вимірювальний сигнал є переважно так званим імпульсним сигналом іонізаційної камери, що утворюється за рахунок іонізованих нейтронами атомів газу або, ВІДПОВІДНО, молекул газу Імпульсний сигнал відрізняється тим, що він, зокрема при низьких щільностях нейтронного потоку нижче 105нейтронів/(см2с), є вимірювальним сигналом, особливо гарним і однозначно ВІДМІННИМ ВІД інших радіоактивних випромінювань, зокрема гамма-випромінювання Імпульсний сигнал при малих щільностях нейтронного потоку пропорційний ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Другий вимірювальний сигнал є переважно сигналом постійного або змінного струму тієї ж самої іонізаційної камери Сигнал струму при високих щільностях нейтронного потоку, при яких окремі імпульси іонізованих атомів газу або молекул газу більше не розділені чітко друг від друга, є вимірювальним сигналом, пропорційним ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Із сигналу струму можуть бути надійно зареєстровані ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку від порядку 103нейтронів/(см2с) до порядку 101 нейтронів/(см2с) У створеному в іонізаційній камері іонізованими атомами газу або, ВІДПОВІДНО, молекулами газу струмі за рахунок флуктуації числа імпульсів міститься складова змінного струму Шляхом зведення в квадрат і наступне усереднення цієї складової змінного струму одержують сигнал змінного струму, пропорційний ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Переважно сигнал змінного струму визначають за так званим методом взаємної кореляції, при якому знімають ВІДПОВІДНО ПО одному сигналу як із внутрішнього, так і з зовнішнього електрода іонізаційної камери Ці сигнали відрізняються їхньою полярністю, однак в іншому вони рівні 3 них утворюють взаємну кореляційну функцію, що пропорційна середньому квадрату складової змінного струму і тим самим ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Методом взаємної кореляції можуть виключатися паразитні зв'язки і статистичні перешкоди (шуми), що містяться ВІДПОВІДНО тільки в одному із сигналів Утворений у такий спосіб другий вимірювальний сигнал безпосередньо пропорційний ЩІЛЬНОСТІ 44910 10 так і від другого вимірювального сигналу Функція нейтронного потоку аж до нижньої ЩІЛЬНОСТІ нейт3 2 має ту властивість, що вона ідентична з першим ронного потоку порядку 10 нейтронів/(см с) ЩІЛЬвимірювальним сигналом, у випадку якщо він саме НІСТЬ нейтронного потоку для другого вимірювальприймає перше сигнальне значення За рахунок ного сигналу, що вимірюється максимально, 10 2 цього має місце безперервний перехід широкодіалежить приблизно при 10 нейтронів/(см с) За пазонного сигналу на першому сигнальному знарахунок цього може надійно реєструватися ЩІЛЬченні, а саме незалежно від значення другого виНІСТЬ нейтронного потоку зокрема ядерної енергемірювального сигналу і незалежно від тичної установки, що охолоджується водою під 5 характеристики другого вимірювального сигналу в тиском, у діапазоні від 10 % до 100% потужності залежності від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Відреактора Вище сказане аналогічно справедливо повідне справедливо при зниженні нижче першого для камери ділення, а також для лічильника зарясигнального значення для випадку, коли перший джених часток вимірювальний сигнал має монотонно падаючу Переважно спосіб для визначення ЩІЛЬНОСТІ характеристику в залежності від ЩІЛЬНОСТІ нейтнейтронного потоку застосовується в ядерній енеронного потоку Відповідна безперервність діє таргетичній установці При цьому джерелом, що викож на переході, на якому широкодіапазонний сигпромінює нейтрони, є активна зона реактора яденал утворений іншою функцією з одного або рної енергетичної установки з безліччю елементів, декількох, щонайменше, двох вимірювальних сигщо виділяють тепло, причому ЩІЛЬНІСТЬ нейтронналів Для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного поного потоку визначають поза активною зоною реатоку пристрій оцінки може бути реалізовано, нактора, а також за допомогою так званого внутріприклад у виді ЕОМ із програмою ЕОМ або у виді шньо реакторного контрольно-вимірювального електронної схеми устаткування між елементами, що виділяють тепло, усередині активної зони реактора Шляхом Вимірювальний пристрій може містити поряд із створення широкодіапазонного сигналу, що однодетектором нейтронів, іонізаційною камерою, казначно залежить від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, мерою ділення, камерою бора, SPN-детектором визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку є таким, або лічильником заряджених часток також ВІДПОВІщо здійснюється під час процесу запуску, процесу ДНІ електричні лінії, а також операційні підсилюостанову або нормальної роботи ядерної енергевачі тичної установки у всьому діапазоні потужностей Спосіб і пристрій ВІДПОВІДНО до винаходу пояснюються за допомогою креслень При цьому покаЗа рахунок по діапазонного визначення широзують кодіапазонного сигналу таким чином, що широкодіапазонний сигнал на границях діапазону по виФіг 1 схематично в поздовжньому перетині значенню переходить безперервно, навіть при захисну оболонку ядерної енергетичної установки змінах усередині активної зони реактора, наприз киплячою водою з даним не в масштабі пристроклад при вигорянні елементів, що виділяють тепєм для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку і ло, або матеріальному або температурному стаФіг 2 характеристику широкодіапазонного сигрінні, надійно забезпечується реєстрація ЩІЛЬНОСТІ налу W для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного нейтронного потоку потоку п ядерної енергетичної установки з киплячою водою в залежності від цієї ЩІЛЬНОСТІ нейтСпрямована на пристрій для визначення ЩІЛЬронного потоку п НОСТІ нейтронного потоку джерела, що випромінює нейтрони, задача ВІДПОВІДНО ДО винаходу вирішуНа Фіг 1 схематично і не в масштабі подана в ється за рахунок пристрою, що містить вимірювапоздовжньому перетині захисна оболонка 8 ядерльний пристрій для одержання і передачі першого ної енергетичної установки з киплячою водою з і другого вимірювального сигналу, що ВІДМІННІ пристроєм 7 для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронноодин від одного ВІДПОВІДНО залежать від ЩІЛЬНОСТІ го потоку п Захисна оболонка 8 охоплює корпус нейтронного потоку, і пристрій оцінки для утворенреактора під тиском 9, у якому розташована актиня широкодіапазонного сигналу, який однозначно вна зона реактора 3 Захисна оболонка 8, а також залежить від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку Перкорпус реактора під тиском 9 спрямовані уздовж ший вимірювальний сигнал при значеннях ЩІЛЬНОголовної осі 17 В активній зоні реактора 3 розтаСТІ нейтронного потоку, які менше першої граничшована численність також спрямованих уздовж ної ЩІЛЬНОСТІ потоку, є монотонною функцією головної осі 17 елементів 4, що виділяють тепло ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, зокрема монотонно Елементи 4, що виділяють тепло, утворюють джезростаючою У пристрої оцінки відбувається вирело 1, що випромінює нейтрони внаслідок розчезначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку із широкоплення ядра діапазонного сигналу Широкодіапазонний сигнал Між деякими сусідніми елементами 4, що випри цьому є ідентичним із першим вимірювальним діляють тепло, передбачені спрямовані паралельсигналом, поки перший вимірювальний сигнал но головній осі 17 збірки детекторів 13, із яких для менше або більше заданого першого сигнального наочності подані тільки дві Поза корпусом реактозначення, у залежності від того чи є перший виміра під тиском 9 кожна збірка детекторів 13 містить рювальний сигнал монотонно зростаючим або привід 10 для зміщення висувної труби 12 у збірці монотонно падаючим у залежності від ЩІЛЬНОСТІ детекторів 13 У кожної висувній трубі 12 на и кіннейтронного потоку Якщо перший вимірювальний цях розташована іонізаційна камера 2, що утворює сигнал більший, ніж перше сигнальне значення детектор нейтронів, зокрема, так звана камера (монотонно зростаюча характеристика), то широділення За рахунок приводу 10 іонізаційна камера кодіапазонний сигнал утворений із функції, яка 2 є ввідною в активну зону реактора 3 між елемензалежить як від першого вимірювального сигналу, тами 4, які виділяють тепло, що зокрема є важли 11 вим при роботі на потужність ядерної енергетичної установки, а також знову вивідною з неї Кожна іонізаційна камера 2 з'єднана через з'єднувальний кабель 11, при необхідності, через декілька з'єднувальних кабелів 11 із попереднім підсилювачем 14, що розташований поза захисною оболонкою 8 Іонізаційна камера 2, а також попередній підсилювач 14 відносяться до вимірювального пристрою 5 для одержання і передачі першого вимірювального сигналу Si і другого вимірювального сигналу S2, які служать для утворення широкодіапазонного сигналу W, однозначно доданого у ВІДПОВІДНІСТЬ ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п Кожний попередній підсилювач 14 з'єднаний із пристроєм оцінки 6, у якому визначають широкодіапазонний сигнал W Пристрій оцінки 6 з'єднаний з пристроєм виводу 15, зокрема для відображення широкодіапазонного сигналу W, наприклад на екрані дисплея або друкувальному пристрої Пристрій оцінки 6 з'єднаний крім того із системою безпеки 16 реактора ядерної енергетичної установки У такий спосіб ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, а також зокрема сильні зміни ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, що приводять до висновку про швидку зміну потужності реактора, можуть реєструватися через пристрій 7 і вводитися в систему безпеки 16 реактора Визначена із широкодіапазонного сигналу W ЩІЛЬНІСТЬ нейтронного потоку п потім може залучатися в якості надійного сигналу для ініціювання аварійного останову реактора Фіг 2 схематично показує характеристику (показаного суцільною ЛІНІЄЮ) широкодіапазонного сигналу W у залежності від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п ядерної енергетичної установки Широкодіапазонний сигнал W є по діапазонно визначеною функцією з трьома діапазонами, що безпосередньо примикають друг до друга Перший діапазон проходить від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п = 0 до ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п = пі Другий діапазон проходить від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку П = Пі ДО ЩІЛЬНОСТІ НеЙТрОННОГО П Т К П = П ООУ 2 До нього примикає третій діапазон Другий діапазон позначається як діапазон перекриття Д У діапазоні перекриття Д широкодіапазонний сигнал W є монотонно зростаючою функцією, що утворюється з першого вимірювального сигналу Si і другого вимірювального сигналу S2 Перший вимірювальний сигнал Si від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п = 0 до ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п = п-іо є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п У випадку першого вимірювального сигналу Si мова йде переважно про імпульсний сигнал іонізаційної камери 2 Другий вимірювальний сигнал S2 у діапазоні ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п, що починається з другої граничної ЩІЛЬНОСТІ потоку П2о, є монотонно зростаючою функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п У першому діапазоні, тобто до ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п = пі, широкодіапазонний сигнал W дорівнюють першому вимірювальному сигналу Si Тому що на практику ЩІЛЬНІСТЬ нейтронного потоку п = пі не відома, йдуть по зворотному шляху, тобто в якості нижньої границі діапазону перекриття Д приймають однозначно доданій у ВІДПОВІДНІСТЬ ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п = пі перше 44910 12 сигнальне значення Ni першого вимірювального сигналу Si Якщо перший вимірювальний сигнал Si менше або дорівнює цьому першому сигнальному значенню N-i, то широкодіапазонний сигнал W встановлюють ідентичним першому вимірювальному сигналу Si Аналогічно, широкодіапазонний сигнал W при значеннях ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п більше, ніж П2, утворюється другим вимірювальним сигналом S2 Тому що другий вимірювальний сигнал S2 у цьому діапазоні також є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п, ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п = П однозначно 2 додано у ВІДПОВІДНІСТЬ сигнальне значення N2 другого вимірювального сигналу S2 Друге сигнальне значення N2 є більше чим, перше сигнальне значення Ni У якості критерію для прирівнювання широкодіапазонного сигналу W другому вимірювальному сигналу S2 ВІДПОВІДНО до цього вибирають умову, що другий вимірювальний сигнал S2 є більшим, ніж друге сигнальне значення N2 Даний щільностями нейтронного потоку пі і П діапазон 2 перекриття Д у такий спосіб однозначно визначений першим сигнальним значенням Ni і другим сигнальним значенням N2 Щонайменше в частковому діапазоні діапазону перекриття Д перший вимірювальний сигнал Si, а також другий вимірювальний сигнал S2 ВІДПОВІДНО є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п У цьому діапазоні перекриття Д широкодіапазонний сигнал W визначається як із першого вимірювального сигналу S-і, так і з другого вимірювального сигналу S2, a саме так, що широкодіапазонний сигнал W є сумою з добутку першого вимірювального сигналу Si із перед коефіцієнтом а, що залежить від другого вимірювального сигналу S2, і з добутку другого вимірювального сигналу S2 із передкоефіцієнтом Р, що залежить від першого вимірювального сигналу Si Передкоефіцієнти а, р обрані ВІДПОВІДНО так, що широкодіапазонний сигнал W при ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку пі збігається з першим сигнальним значенням Ni тобто з першим вимірювальним сигналом S-і, а при ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку П збігається з другим сигнальним значен2 ням N2, тобто з другим вимірювальним сигналом S2 Далі передкоефіцієнти а, р обрані так, що широкодіапазонний сигнал W у діапазоні перекриття Д є монотонною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п Це досягається, зокрема тим, що перед коефіцієнт р, який залежить від першого вимірювального сигналу Si пропорційний різниці з першого сигнального значення Ni і першого вимірювального сигналу Si Аналогічно інший передкоефіцієнт а пропорційний різниці з другого вимірювального сигналу S2 і другого сигнального значення N2 За рахунок цього вибору при ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п = пі незалежно від значення другого вимірювального сигналу S2 забезпечується, що широкодіапазонний сигнал W безперервно переходить у діапазон перекриття Д Те ж саме справедливо для границі діапазону, даної ЩІЛЬНІСТЮ нейтронного потоку п = П Навіть 2 при зміщенні початку пропорційної залежності першого вимірювального сигналу Si, а також другого вимірювального сигналу S2 від ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п, наприклад унаслідок тимчасо 13 воі зміни фізичних умов в іонізаційній камері 2, способом забезпечується, що широкодіапазонний сигнал W завжди є однозначною функцією ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку п Винахід відрізняється способом для визначення ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку, зокрема в активній зоні реактора ядерної енергетичної установки з киплячою водою або з водою під тиском, при якому в діапазоні перекриття забезпечений перехід широкодіапазонного сигналу при дотриманні однозначного додання у ВІДПОВІДНІСТЬ ЩІЛЬНОСТІ нейтронного потоку При малих щільностях нейтронного потоку широкодіапазонний сигнал є переважно ідентичним імпульсному сигналу іонізаційної камери, а при великих щільностях нейтронного потоку 14 2 приблизно до 10 нейтронів/(см с), широкодіапазонний сигнал є ідентичним сигналу змінного струму тієї ж самої іонізаційної камери У діапазоні перекриття широкодіапазонний сигнал визначається комбінацією імпульсного сигналу і сигналу 44910 14 змінного струму, причому комбінація забезпечує, що широкодіапазонний сигнал на границях діапазону перекриття ВІДПОВІДНО безперервно переходить у ВІДПОВІДНИЙ вимірювальний сигнал, імпульсний сигнал або, ВІДПОВІДНО, сигнал змінного струму Широкодіапазонний сигнал у діапазоні перекриття переважно утворений сумою з твору імпульсного сигналу з коефіцієнтом, що залежить від сигналу змінного струму, і добутку сигналу змінного струму з коефіцієнтом, що залежить від імпульсного сигналу Утворений у такий спосіб широкодіапазонний сигнал дозволяє робити визначення щільностей нейтронного потоку ядерної енергетичної установки, починаючи з виключеного стану до роботи на потужність із 100% номінальною потужністю ядерної енергетичної установки Спосіб є зокрема придатним для визначення щільностей нейтронного потоку в активній зоні реактора ядерної енергетичної установки з киплячою водою •і'А 16 і ФІГ. 1 15 ОШ-Щ 44910 п. 16 2D0E п Г П Фіг.2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90