核反应堆仪表5分解word版本.ppt

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1、核反应堆仪表5分解堆芯内的环境很恶劣：高中子通量（>1012n.cm-2.s-1);强γ场（>2.58×10-1c.kg-1.h-1);高温（>210℃);高压（>6.8947MPa）冷却剂流动或沸腾引起的振动等。空间的限制。4.1堆芯内的环境满功率运行时中子通量3-5×1012n.cm-2.s-1，峰值超过1014：探测器必须能够耐受中子损伤。γ照射量率2.58×102c.kg-1.h-1：γ辐射损伤和辐射致热。高温:沸水堆平均温度228℃，高至313℃;压水堆217-332℃；气冷堆343-788℃；钠冷堆370-540℃。高压：压水堆15.5MPa；气冷堆2.07-4.82MPa；钠

2、冷堆13.8MPa。压水堆冷却剂流速4.6m/s，振动。4.1堆芯内的环境2类：固定、移动各有利弊固定探测器：随时提供中子通量信息，发现异常产生报警信号；性能必须很强，在反应堆正常运行期间不需维修；在换料期间必须检修或更换。移动探测器：不能在所有时刻提供整个堆芯中子通量及报警；但可以按需要测量一定位置的中子通量或扫描监测；寿命长；需电动机或齿轮箱。寿命：中子灵敏度随辐照积累下降，信噪比降到一定值就不能用了。用什么探测器？4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2.1堆芯裂变室1）裂变室的原理和结构？在电极上涂裂变物质235U的电离室。中子被235U俘获，发生裂变，裂变碎片在电离室产生电子离子对

3、而被记录，从而探测中子。由于裂变反应放出的能量大，裂变室甄别γ本底的本领比硼电离室更大。因为裂变碎片的射程很短，所以裂变材料涂层最厚不超过2mg/cm2。为了提高探测效率，做成多层裂变室。国产裂变室热中子灵敏度0.5s-1/n.v；最高计数率10-5s-1。4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2.1堆芯裂变室2）影响裂变室性能的因素①铀的状态：浓缩氧化铀镀层；浓缩铀-铝合金套筒。4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2.1堆芯裂变室2）影响裂变室性能的因素②铀的浓缩度：对γ灵敏度没影响，提高浓缩度可提高中子灵敏度。③铀的表面积：中子、γ灵敏度与表面积有关，存在信噪比最高的探测器直径与长度比。

4、④充气类型：通常为氩气（化学惰性、良好导热性、低的热中子截面及合适的电离特性）。氦、氮或混合气体。⑤充气压力：只要裂变碎片的射程大于发射极与收集极的间隙，裂变室的中子和γ灵敏度就正比于充气压力。对寿命没有明显影响。4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2.1堆芯裂变室2）影响裂变室性能的因素⑥发射极与收集极的间隙：间隙大产生的电流大。需折中。⑦尺寸的公差：公差积累效应。900MW压水堆：裂变室直径4.75mm，长60mm，电极0.1mm，235U，Ar，Al2O3绝缘。在不锈钢导管内移动，同轴电缆引出。与3.6m的燃料元件相比很小，引起的通量畸变可忽略。4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2

5、.2涂硼室在电极上涂一层浓缩10B的电离室。10B（n，α）7Li反应产生α粒子和7Li核，在气体中产生电离，引起的电离电流（累计电流）来确定入射中子通量。测量范围：105-1010n.cm-2s-1。用作固定堆芯内中子通量探测器是不现实的。？热中子截面大，导致燃耗大。可作为移动式堆芯内中子通量探测器。4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2.3堆芯电离室普通电离室用于堆芯，需要：1）无机绝缘代替有机绝缘；2）用强度和熔点高的材料代替铝；3）增加间隙以适应各部件的膨胀；4）高温接头和电缆代替常规的；5）涂层能经受热考验。1.堆芯电离室的材料要求：1）非常低的中子俘获截面；2）没有缓发β衰变的

6、放射性产物；3）高温时有高的强度和耐腐蚀能力；4）良好的机械加工性能和焊接性能；5）低的热膨胀系数。铝、不锈钢、钛等，需要权衡。绝缘材料：氧化铝4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2.3堆芯电离室2.统计涨落技术电离室的电流是由一系列离散的裂变现象所产生的，既有直流成分又有交流成分。其幅值决定于单个脉冲的形状、脉冲频率和电路的电阻、电感及电容。从电离室信号的交流成分中提取信息的技术，称统计涨落技术，即由随机电流脉冲源引起的电流的变化正比于平均脉冲率和脉冲高度的平方。应用中子通量测量时，统计涨落技术的原理如图所示。4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2.3堆芯电离室2.统计涨落技术输出电压为

7、平均脉冲数，s-1；Qe为电荷乘以它通过的电势场的分数，C；Z为中频转移阻抗，Ω；ωH、ωL为信号通过交流放大器的上、下截止频率，rad/s.结论：1）漏电流直流成分因耦合电容阻挡，对输出无影响;2）比中子产生的脉冲小很多的γ和β产生的脉冲因Qe2项而大大衰减了；3）电离室、电缆和放大器输入级的噪声减到最小。4.2堆芯内中子通量检测仪表系统4.2.3堆芯电离室3.中子灵敏电离室的涂层硼混合物、裂变材料、可转换材料与裂变材