第三章__堆芯外核检测仪表及系统.ppt

3.3.2 中子探测仪表的种类 (二)、BF3 正比计数器 1. BF3 正比计数器 10B (n, α) 7Li 输出脉冲幅度为： A是正比计数器的气体放大倍数，通常可达到103 ～105；En是中子的动能；Q是反应能；e是电子电荷量；W 是平均电离能；C是计数器的等效输出电容。 主要用于热中子的测量。 有以下两种： ①充BF3气体的正比计数管 ②涂硼正比计数管 在堆芯外源量程中配备。其灵敏度为：8 counts／(n／cm2.s) 3.3.2 中子探测仪表的种类 应用 BF3 正比计数器可用于测量一回路冷却水的硼浓度 。 引出一个测量回路，两侧放置中子源和中子探测器进行比较测量。 一次冷却剂硼浓度测量原理图 3.3.2 中子探测仪表的种类 2. 长计数管 所谓长计数管，是利用在很长能量范围内探测中子的效率平坦变化的材料，作为计数管的辐射体的正比计数管。 目前性能最好的长计数管，探测中子的能量范围从热中子～ 快中子。 长计数管中子探测效率与能量的关系 3.3.2 中子探测仪表的种类 二、固体探测器 固体物质作为探测中子的灵敏物质，有闪烁计数器、半导体计数器、活化球等中子闪烁计数器，具有计数效率高、时间响应快等优点。 （一）硫化锌快中子屏 工作原理：将ZnS(Ag)粉与有机玻璃粉均匀混合，利用快中子在有机玻璃中产生反冲质子使硫化锌闪烁体发光，再经光电倍增管将光信号转换成电信号输出。 为提高探测效率，常把这种混合体嵌在有机玻璃筒内，制成花卷型快中子屏。 花卷型快中子屏 ZnS(Ag)+C5H8O2 3.3.2 中子探测仪表的种类 （二）硫化锌慢中子屏 工作原理：将ZnS(Ag) 粉与含硼化合物（如B2O3 ）均匀混合，慢中子与 10B 产生的α和 7Li 与ZnS(Ag) 闪烁体作用产生荧光，然后被光电倍增管放大为电信号输出。为提高效率，将闪烁体作成中空形，套在光电倍增管上。 特点：对热中子和慢中子的探测效率高，且易于甄别γ本底。 3.3.2 中子探测仪表的种类 （三）含锂闪烁体 一种锂闪烁体( LiO2.2 SiO2(Ce) )，是锂玻璃，具有良好的化学稳定性，其透光性、耐酸、耐腐蚀、耐高温很好，适于探测堆内中子。 特点：热中子效率很高，厚度为 0.4 cm 的锂玻璃，效率可接近100％。下表给出了锂含量为6.5％ (其中 6Li 浓缩到96％)的锂玻璃闪烁体，厚度为 2.54cm时对各种能量中子的探测效率。 中子能量 (KeV) 0.01 0.1 1 10 100 250 510 1060 2,170 3360 计算 效率 89.42 58.54 27.12 9.95 5.30 16.53 实测效率 9.95 5.20 14.90 3.50 1.56 1.09 1.36 3.3.2 中子探测仪表的种类 （四）有机闪烁体 由于有机闪烁体均为富含氢的CH化合物物质，发光时间短，适于高通量中子的测量，对γ本底需作甄别处理。 各种闪烁体测量中子的性能对比 名 称 型 号 规 格(cm) 探测效 率％ 光衰时间 光谱峰(1010m) 用 途 ZnS 快中子屏 混合型 Φ32,50 1 0.2μS 4500 快中子 花卷型 Φ50×20 2 0.2μS 4500 快中子 ZnS 慢中子屏 浓缩硼 Φ50×1.5 10 0.2μS 4500 慢中子 天然硼 Φ50×1.5 5 0.2μS 4500 慢中子 锂玻璃 浓缩锂 Φ40×10 0.1μS 3950 热中子、 中能中子 蒽 ST- 501 Φ10～50 30 ns 4470 发光标准 塑料体 ST- 401 Φ≤400 5 ns 4200 快中子计数 液闪烁体 ST- 501 Φ104,H30 3.7 ns 4200 特快中子 3.4 反应堆堆芯外核检测仪表系统 堆外检测系统包括堆外核测量系统和热工参数测量系统。 3.4.1 堆外中子注量率测量 堆外核测量系统的主要功能是： 1.连续监测反应堆功率，功率变化及功率分布，对测得的各种信号加以显示记录在反应堆装料、启动、停闭及功率运行时给操纵员提供反应堆内中子注量率的信息； 2.监测反应堆径向功率倾斜和轴向功率偏差； 3.向反应堆功率调节系统，反应堆保护系统提供中子信号，当中子注量率高、中子注量率变化率高时，触发反应堆紧急停闭。 压水堆启动时，中子注量率的变化范围很大，从启动时功率