核电站仪表岗前培训第九章中子注量率监测仪表

第二节 压水堆核电厂堆外中子注量率监测系统 （堆外核仪表系统）
压水堆核电厂中子注量率测量分为 堆外中子注量率监测和堆内中子注量率监测两 部分。 要求中子注量率监测系统对反应堆的核功率进 行连续不断的测量和监视，核功率的动态变化 达10个数量级以上。堆外中子注量率监测系统 通常采用三种不同量程的通道：源量程通道， 中间量程通道和功率量程通道。
工作原理
二、气体探测器
1.工作原理：利用气体电离，电离的粒子在外加电场的作 用下向收集极运动，从而在外电路形成电信号。
基本结构：加速电压电极（高压电极）、收集电极、电 极之间的气体以及支撑结构和绝缘体等组成。
常用的中子探测器是基于10B(n,α)7Li反应。
2.气体探测器的输出与外加电压的关系
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（1）可移动式堆芯测量仪表 用于刻度堆外核仪表、监测燃料孔
道的热点因子变化，轴向和径向的功率 分布，以提高燃料利用率。
（2）堆外核仪表 对反应堆总的核功率及功率的轴向
分布进行测量，用作功率监视、控制、 报警以及反应堆保护等。
一、堆外中子注量率监测仪表的功能
监督反应堆内中子通量的变化情况，并为反应
常有的计数管有涂硼正比计数管和BF3正比计数管。
（1） 涂硼正比计数管
中心阳极丝是由Ø25μm的不锈钢做成，圆筒形阴极是 由高纯度铝制成。阴极内表面涂以丰度为92％的硼 10B ，两电极之间相互绝缘，计数管内充以氩气(Ar) 和少量的二氧化碳（CO2）。计数管长558mm。
（2）BF3正比计数管
3、微型裂变室 由焊接端塞、同芯包壳及测量体三部分组成。
同心包壳 氩气 高纯氩气
内电极 外电极
90%铀 氧 化 物
因为裂变碎片产生的能量比核反 应产生次级粒子的能量大得多， 所以裂变电离室的灵敏度比硼电 离室更高，γ射线影响更小，更适 合与更高γ辐射场内的中子探测。
4、计数管
正比计数管的脉冲信号与入射粒子在管内所产生的 初级电离的离子对的数目成正比。如果粒子射程不长而 可停止在管内气体中，则该粒子的种类、数目和个数可 被探测到。在甄别电路的配合下，可把β、γ射线所产 生的较小的脉冲甄别掉，而只记录α粒子。
第一节 中子探测器
作用：把正比于核功率的中子注量率信号 转变为电信号。
原理：探测器的结构、测量方法各不相同， 但归纳起来都是利用中子与核发生的各 种反应（例如核反应、核裂变等），直 接或间接地测量中子通量密度。
中子探测器分类
电离室 气体探测器{ 裂变室
计数管 常用的中子探测器{
中子闪烁探测器 固体探测器{
堆运行及其安全提供信息。
1. 信息和控制功能 (1)提供信号：记录和显示信号，向操纵员提供反应堆装料、 停堆、启动和功率运行各工况下的反应堆状态信息。（多 种量程的堆外核仪表，监测反应堆功率、功率变化及功率 分布）。 (2)控制信号:功率量程的信号用于棒控程序 ;
2. γ补偿电离室
在反应堆中， γ射线是很强的，对测量产 生影响。采用γ补偿的方法消除其影响。
主要特性 -中子灵敏度:脉冲式约≥ 0.8c/n/.cm2.s)
电流式约≥ 2×10-13 A/n/.cm2.s)
-最高线性计数率:约为5×105计数/S ; -工作电压:200V~800V -坪长：约250V -坪斜<3%/100V -绝缘电阻：信号线与管壳之间的电阻≥5×109Ω -分布电容:≤300pf -所带电缆长度: ≥ 15m
中子注量率测量分为：堆外中子注量率测量（连续 监测）和堆内中子注量率测量（定期监测）。
以1011（n.cm-2s-1)为界来划分堆内和堆外。
测量中子注量率的核仪表中使用的敏感元件为中子探 测器。
堆内所采用的核检测仪表是微型裂变室或 自给能探测器，堆外所采用的核检测仪表是涂 硼正比计数管、γ补偿电离室及长电离室等
第九章 中子注量率（中子通量） 监测仪表
堆功率与每秒发生的裂变数成正比。设中
子通量密度平均值为 ，可裂变核数为N，裂
变截面为
f。
f，则每秒发生的核裂变数等于N
已知每次裂变释放能量E、堆芯体积V，可得
到堆芯总功率的近似值为
P=VEN f
式中 E=200MeV=3.2×10-11J。
由于反应堆的核功率正比于反应堆的注量率水平， 所以可以通过测量反应堆的中子通注量率来反映反应 堆的核功率。
自给能探测器
一、固体探测器
1.自给能探测器的原理 物质与辐射场相互作用，因发射和吸收荷电粒 子而带电。置于辐射场中的两种相互绝缘的导 体（或半导体），由于带电情况和程度不同， 它们之间就产生了电势差。
2. 自给能探测器的结构
3. 自给能探测器的种类
（1）内转换自给能探测器：又称快响应自 给能探测器。基本结构：发射体、绝缘 体、收集体及电缆组成。
发射体：铂或钴、钪、镉等材料制成。 绝缘体：氧化镁制成。 收集体：外径1.5mm的不锈钢制成。 电缆：外径1.0mm的同轴电缆。
工作原理
（2）β流自给能探测器 响应自给能探测器
发射体：钒、铑、银等材料制成。 绝缘体：氧化镁制成。 收集体：外径1.5mm的不锈钢制成。 电缆：外径1.0mm的同轴电缆。
坪：不随V而改变的一段曲线称为探测器的“坪”。
坪长：坪的长度，坪长=VD-VG。
坪斜：
坪斜
（N
D
2NNDG）（%NVGD
100 VG）
3. 反应堆中子注量率测量中常用的几种气体探测 器
（1）电离室
用于收集和测量由入射辐射以及来自电离室结构 的次级辐射与电离室内确定的已知体积的气体相互作 用而产生的离子和电子电荷。
有圆筒形和平板形两种结构。
按产生的信号的不同可分为两类：
♪ 脉冲电离室 ♫ 累计或电流型电离室
1 . 长电离室
长电离室与反应堆堆芯一样长，它由两个结 构完全相同的短电离室构成，分为上下两段。 它是一种硼电离室。入射中子与硼发生核反应：
主要特性 -测量范围：约为102n/(cm2.s)~ 1010n/(cm2.s) -中子灵敏度:约为10-13A/(n.cm-2.s-1) -最高线性电流:约为10-3A; -工作电压:200V~1000V -坪斜<1%/100V -绝缘电阻：信号线与管壳之间的电阻≥1012Ω -分布电容:≤200pf -所带电缆长度:>15m