本發(fā)明屬于微粒子輻射測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種大型池式鈉冷快堆中子探測(cè)方法。

背景技術(shù)：

中子注量率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是反應(yīng)堆必不可少的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，關(guān)系著反應(yīng)堆啟動(dòng)、功率運(yùn)行、停堆、試驗(yàn)和裝料過程能否順利進(jìn)行。根據(jù)我國相關(guān)核安全法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，反應(yīng)堆裝置必須設(shè)置中子注量率監(jiān)測(cè)裝置。

俄羅斯的大型鈉冷快堆中子探測(cè)方法采用反應(yīng)堆容器內(nèi)、外設(shè)置中子探測(cè)器，為使容器外探測(cè)器能接收到更多的中子信號(hào)而在容器內(nèi)設(shè)置空腔以增加中子向容器外泄漏。但這種方法受反應(yīng)堆容器的尺寸影響較大，對(duì)于更大尺寸的反應(yīng)堆來說，堆容器外設(shè)置的中子探測(cè)器很難接收到有效的中子信號(hào)。且堆容器外設(shè)置的中子探測(cè)器對(duì)反應(yīng)堆首次裝料及停堆換料過程中的中子監(jiān)測(cè)無法滿足要求。

雖然我國尚未建成有大型鈉冷快堆，但高功率大尺寸的池式鈉冷快堆的堆容器外中子探測(cè)的問題是亟待解決的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量大型池式鈉冷快堆中子探測(cè)能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)、堆容器外設(shè)置的中子探測(cè)器對(duì)反應(yīng)堆首次裝料及停堆換料過程中的中子監(jiān)測(cè)無法滿足要求且大型池式鈉冷快堆堆芯尺寸較大，即使在堆容器內(nèi)設(shè)置探測(cè)器也會(huì)因探測(cè)器位置距離堆芯較遠(yuǎn)而難以滿足監(jiān)測(cè)要求的不足，提供了一種大型池式鈉冷快堆中子探測(cè)方法。該方法解決了大型池式鈉冷快堆中子探測(cè)困難的問題，實(shí)現(xiàn)了堆容器外中子監(jiān)測(cè)范圍覆蓋全功率量程，且在首次裝料啟動(dòng)及換料過程中能起到全過程監(jiān)測(cè)作用。

(二)技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

(1)在堆容器側(cè)面、換料機(jī)方向的中子探測(cè)器腔室內(nèi)設(shè)置第一中子探測(cè)器，同時(shí)在此方向換料機(jī)下方的堆容器內(nèi)設(shè)置擠鈉腔，形成中子引出通道；

(2)在靠近中子引出通道方向偏心布置中子源；

(3)在換料機(jī)側(cè)面位置設(shè)置堆內(nèi)第二中子探測(cè)器，結(jié)合使用第一中子探測(cè)器和第二中子探測(cè)器實(shí)現(xiàn)大型池式鈉冷快堆的中子探測(cè)。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中對(duì)中子探測(cè)器腔室周圍包裹慢化劑。

進(jìn)一步，所述步驟(3)的換料機(jī)側(cè)面設(shè)置堆內(nèi)第二中子探測(cè)器為在換料機(jī)通道兩側(cè)分別設(shè)置探測(cè)器進(jìn)行中子監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步，所述中子引出通道方向上堆芯的貧鈾組件替換為不銹鋼組件。

進(jìn)一步，所述步驟(1)將第一中子探測(cè)器所在腔室與堆芯設(shè)置成同一水平面上。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中子探測(cè)器腔室周圍采用氫化鋯進(jìn)行包裹。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中子探測(cè)器腔室周圍采用石墨進(jìn)行包裹。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中將第二中子探測(cè)器固定于堆頂固定防護(hù)平臺(tái)上，將第二中子探測(cè)器探頭與堆芯中平面設(shè)置為等高度。

進(jìn)一步，所述中子源周圍設(shè)置有慢化劑。

進(jìn)一步，所述步驟(3)第二中子探測(cè)器僅設(shè)置一個(gè)。

(三)有益效果

本方法可解決大型池式鈉冷快堆中子探測(cè)困難的問題，使得堆容器外中子監(jiān)測(cè)范圍覆蓋全功率量程，且在首次裝料啟動(dòng)及換料過程中能起到全過程監(jiān)測(cè)作用。其中，(1)在堆容器側(cè)面換料機(jī)方向的堆坑處設(shè)置探測(cè)器，同時(shí)在此方向換料機(jī)下方的堆容器內(nèi)設(shè)置鈉空腔形成中子引出通道，因?yàn)榇朔较虻亩褍?nèi)屏蔽薄弱，中子易于泄漏至此處，排空中子泄漏方向上的鈉則大大增加了中子向堆外泄漏的量；將中子引出通道方向上堆芯的貧鈾組件替換為不銹鋼組件能使堆外探測(cè)器處的等效熱中子注量率提高2-3倍。(2)在中子探測(cè)器所在腔室周圍設(shè)置石墨或氫化鋯材料的慢化劑，用以將堆芯泄漏的快中子慢化而在探測(cè)器所在位置形成熱中子峰，即提高腔室內(nèi)熱中子注量率，提高中子探測(cè)器的響應(yīng)；使用石墨做慢化劑能使探測(cè)器處熱中子注量率提高2倍，使用氫化鋯做慢化劑熱中子注量率提高4倍；(3)偏心布置中子源，使得堆芯中子易于泄漏至探測(cè)器處，提高中子探測(cè)器探測(cè)效率。

附圖說明

圖1擠鈉腔示意圖

圖2堆容器外中子探測(cè)器腔室及周圍包裹層示意圖

圖3堆容器內(nèi)設(shè)置中子探測(cè)器示意圖

1.堆芯2.堆頂固定防護(hù)平臺(tái)3.換料機(jī)4.擠鈉腔5.中子探測(cè)器腔室6.慢化劑7.第二中子探測(cè)器8.中子源

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

在堆容器側(cè)面、換料機(jī)3方向的中子探測(cè)器腔室5內(nèi)設(shè)置第一中子探測(cè)器，同時(shí)在此方向換料機(jī)3下方的堆容器內(nèi)設(shè)置擠鈉腔4，形成中子引出通道；布置方式如圖1、圖2所示；中子引出通道方向上堆芯1的貧鈾組件替換為不銹鋼組件。第一中子探測(cè)器所在腔室與堆芯1設(shè)置成同一水平面上。中子探測(cè)器腔室5周圍采用氫化鋯或石墨進(jìn)行包裹。在靠近中子引出通道方向偏心布置中子源8，如圖3所示；中子源8周圍設(shè)置有氫化鋯或石墨慢化劑。堆內(nèi)第二中子探測(cè)器7分別設(shè)置在換料機(jī)通道兩側(cè)，固定于堆頂固定防護(hù)平臺(tái)2上，第二中子探測(cè)器7探頭與堆芯1中平面設(shè)置為等高度。第二中子探測(cè)器7可設(shè)置一個(gè)也可設(shè)置兩個(gè)。結(jié)合使用第一中子探測(cè)器和第二中子探測(cè)器7實(shí)現(xiàn)大型池式鈉冷快堆的中子探測(cè)。本實(shí)施例中的中子探測(cè)器均能在高溫環(huán)境下工作。

通過本發(fā)明進(jìn)行大型鈉冷快堆中子探測(cè)結(jié)果表明：對(duì)探測(cè)器腔室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使堆芯快中子在探測(cè)器處形成熱中子峰，而提高探測(cè)器效率。另外使用石墨做慢化劑比不使用慢化劑能使探測(cè)器處熱中子注量率提高2倍，使用氫化鋯做慢化劑效果比使用石墨做慢化劑效果提高2倍。將中子引出通道方向上堆芯的貧鈾組件替換為不銹鋼組件能使堆外探測(cè)器處的等效熱中子注量率提高2-3倍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大型池式鈉冷快堆中子探測(cè)方法，即在堆容器側(cè)面、換料機(jī)方向的中子探測(cè)器腔室內(nèi)設(shè)置第一中子探測(cè)器，同時(shí)在此方向換料機(jī)下方的堆容器內(nèi)設(shè)置擠鈉腔，形成中子引出通道；在靠近中子引出通道方向偏心布置中子源；在換料機(jī)側(cè)面位置設(shè)置堆內(nèi)第二中子探測(cè)器，結(jié)合使用第一中子探測(cè)器和第二中子探測(cè)器實(shí)現(xiàn)大型池式鈉冷快堆的中子探測(cè)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了堆容器外中子監(jiān)測(cè)范圍覆蓋全功率量程，且在首次裝料啟動(dòng)及換料過程中能起到全過程監(jiān)測(cè)作用。

技術(shù)研發(fā)人員：張強(qiáng);楊勇;陳曉亮;劉兆陽;王事喜;吳明宇;王鳳龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國原子能科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.10
技術(shù)公布日：2017.09.15