專(zhuān)利名稱(chēng):一種用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及核反應(yīng)堆堆中子輻射檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種用于核反應(yīng)堆物理啟動(dòng)試驗(yàn)的寬量程的堆芯中子注量率自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新建反應(yīng)堆或反應(yīng)堆換料后首次啟動(dòng)必須要進(jìn)行物理啟動(dòng)試驗(yàn)。核反應(yīng)堆物理啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)需要連續(xù)監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆的中子注量變化，這是反應(yīng)堆物理試驗(yàn)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，根據(jù)中子注量的變化進(jìn)而可以得到反應(yīng)堆的各種參數(shù)數(shù)據(jù)。
現(xiàn)有的反應(yīng)堆物理啟動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，多由物理試驗(yàn)人員手動(dòng)定標(biāo)器記錄中子計(jì)數(shù)，然后用計(jì)算器進(jìn)行平均計(jì)算，使用倒數(shù)尺在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上進(jìn)行手動(dòng)外推計(jì)算，整個(gè)試驗(yàn) 過(guò)程繁瑣復(fù)雜，效率低且容易出錯(cuò)。因此，急需開(kāi)發(fā)ー種利用計(jì)算機(jī)完成自動(dòng)化測(cè)量的設(shè)備。
反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的堆芯中子注量自動(dòng)測(cè)量裝置文獻(xiàn)報(bào)道較少。例如，中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利CN2394296Y中公開(kāi)了ー種核反應(yīng)堆數(shù)字化物理啟動(dòng)用監(jiān)測(cè)裝置，該專(zhuān)利提出了一種專(zhuān)用的數(shù)字化物理啟動(dòng)用監(jiān)測(cè)裝置，該裝置利用分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件資源進(jìn)行中子注量率監(jiān)測(cè)，并可在人機(jī)界面上直讀數(shù)據(jù)以及顯示外推數(shù)據(jù)表盒外推曲線(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、使用方便等地特點(diǎn)。
中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利CN201122441Y中公開(kāi)了ー種智能化反應(yīng)堆物理啟動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、主機(jī)箱和兩路探頭組成，可實(shí)時(shí)顯示中子計(jì)數(shù)率，外推臨街，簡(jiǎn)化試驗(yàn)人員工作，加快物理啟動(dòng)速度，而且具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于攜帶和運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。
但是兩種專(zhuān)利公開(kāi)的裝置中子注量率測(cè)量量程較窄，影響實(shí)際應(yīng)用范圍，如CN2394296Y的專(zhuān)利公開(kāi)的監(jiān)測(cè)裝置的中子注量率監(jiān)測(cè)范圍僅為0 5 X 102nV，影響實(shí)際使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種寬量程、體積小的用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括探頭、電子學(xué)単元、計(jì)算機(jī)，電子學(xué)単元主要由數(shù)據(jù)處理単元和通用高壓電源組成，所述的數(shù)據(jù)處理単元由脈沖計(jì)數(shù)電路、電流測(cè)量電路組成。
所述的脈沖計(jì)數(shù)電路為兩路相同的脈沖計(jì)數(shù)電路，電流測(cè)量電路為兩路補(bǔ)償電流測(cè)量電路。
所述探頭分為與脈沖計(jì)數(shù)電路的輸入端相連的脈沖中子計(jì)數(shù)管、與電流測(cè)量電路的輸入端相連的補(bǔ)償電離室。
所述的脈沖計(jì)數(shù)電路主要由依次電路相連的甄別器、計(jì)數(shù)器、混合信號(hào)微處理器所組成。
所述的電流測(cè)量電路主要由依次電路相連的放大器、混合信號(hào)微處理器所組成。
所述的兩路測(cè)量電路中的放大器分別為自動(dòng)微電流放大器和高精度對(duì)數(shù)放大器。
所述的電子學(xué)単元的信號(hào)通過(guò)接ロ電路輸送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是
該系統(tǒng)由于在電子學(xué)単元中不僅設(shè)計(jì)了脈沖計(jì)數(shù)電路，而且還設(shè)計(jì)了電流測(cè)量電路，當(dāng)中子注量率水平較高時(shí)電流測(cè)量電路能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其測(cè)量，彌補(bǔ)了脈沖計(jì)數(shù)電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)高中子注量率測(cè)量的缺陷，拓展了中子注量率量程，實(shí)現(xiàn)了量程自動(dòng)切換，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此，本實(shí)用新型既可以實(shí)現(xiàn)低水平中子注量率的測(cè)量，又能實(shí)現(xiàn)高中子注量率的監(jiān)測(cè)，中子注量率的監(jiān)測(cè)范圍更為寬泛，測(cè)量范圍能夠達(dá)到0 1013nv。


圖I中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備配置圖
圖2電子學(xué)單元總體結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)描述
圖I是中國(guó)先進(jìn)研究堆(CARR)研制的專(zhuān)用設(shè)備。該設(shè)備由探頭、電子學(xué)単元和計(jì)算機(jī)組成。電子學(xué)単元主要由數(shù)據(jù)處理単元和通用高壓電源組成。探測(cè)頭為2組，每組由脈沖中子計(jì)數(shù)管和補(bǔ)償電離室組成，其中脈沖中子計(jì)數(shù)管可以采用BF3中子計(jì)數(shù)管或3He中子計(jì)數(shù)管，本實(shí)施例中的脈沖中子計(jì)數(shù)管采用的是3He中子計(jì)數(shù)管，補(bǔ)償電離室采用Bltl補(bǔ)償電離室。
電子學(xué)単元2臺(tái)，每臺(tái)電子學(xué)単元可以接入2個(gè)3He中子計(jì)數(shù)管和2個(gè)Bki補(bǔ)償電離室，每臺(tái)電子學(xué)単元有2路輸出，可以分別連接到2臺(tái)計(jì)算機(jī)。在進(jìn)行反應(yīng)堆物理實(shí)驗(yàn)吋，為保證安全要求滿(mǎn)足單一故障準(zhǔn)則，因此每種探頭選用3只，電子學(xué)単元和計(jì)算機(jī)各用兩套。
為了監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆內(nèi)中子通量的變化，在反應(yīng)堆內(nèi)布置4個(gè)(實(shí)際用3個(gè)，I個(gè)備用)3He中子計(jì)數(shù)管和4個(gè)(實(shí)際用3個(gè)，I個(gè)備用)B10補(bǔ)償電離室，組成2套獨(dú)立的物理啟動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如圖I所示。
脈沖中子計(jì)數(shù)管采用3He中子計(jì)數(shù)管時(shí)，采用型號(hào)ZJ1212的計(jì)數(shù)管，具體性能參數(shù)如下充氣壓力4atm，靈敏度20cpS/nv，分辨率15%，坪長(zhǎng)150V，最高工作溫度80°C，典型工作電壓1300V。
補(bǔ)償電離室采用Bici補(bǔ)償電離室時(shí)，采用型號(hào)DJ126的補(bǔ)償電離室，具體性能參數(shù)如下最大外徑70mm,最大長(zhǎng)度897mm,靈敏長(zhǎng)度700mm,推薦工作電壓500V。Bici補(bǔ)償電離室的靈敏度為4. 0E-14A/nv，可以檢測(cè)2. 5X 104nv 2. 5X1010nv中子通量水平。
每個(gè)電子學(xué)單元機(jī)箱內(nèi)安裝了 2個(gè)2000V、2個(gè)500V和2個(gè)-500V四組高壓電源，2路甄別器，I路高精度對(duì)數(shù)放大器(InA-ImA)，I路自動(dòng)微電流放大器(lpA-1 y A)，2路計(jì)數(shù)器、混合信號(hào)微處理器和RS232接ロ電路依次連接組成。電子學(xué)單元總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。[0027]甄別器、計(jì)數(shù)器、混合信號(hào)微處理器依次連接構(gòu)成了脈沖計(jì)數(shù)電路，放大器、混合信號(hào)微處理器連接構(gòu)成了電流測(cè)量電路。本實(shí)施例中脈沖計(jì)數(shù)電路為兩路相同的脈沖計(jì)數(shù)電路，電流測(cè)量電路為兩路補(bǔ)償電流測(cè)量電路，保證了監(jiān)測(cè)的可靠性。其中脈沖計(jì)數(shù)電路和電流測(cè)量電路構(gòu)成了測(cè)量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理単元，脈沖計(jì)數(shù)電路和電流測(cè)量電路共用ー個(gè)混合信號(hào)微處理器。
在低量程段(0. lnv-1. OX 105nv)，中子注量率數(shù)據(jù)由3He中子計(jì)數(shù)管測(cè)量，測(cè)量信號(hào)經(jīng)甄別器甄別后由計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為脈沖計(jì)數(shù)，經(jīng)混合信號(hào)微處理器處理后通過(guò)RS232 ロ發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示；當(dāng)中子注量率水平高于2. 5X 104nv時(shí)，轉(zhuǎn)入高量程段測(cè)量，通過(guò)在Visual C++平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的可在WINDOWS環(huán)境下運(yùn)行的“CARR物理啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用軟件”自動(dòng)關(guān)閉脈沖中子計(jì)數(shù)管高壓，由Bltl補(bǔ)償電離室進(jìn)行中子注量測(cè)量，得到的兩路電流信號(hào)分別經(jīng)自動(dòng)微電流放大器和高精度對(duì)數(shù)放大器放大后送入ADC模塊采樣，經(jīng)混合信號(hào)微處理器處理后由RS232 ロ送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。其中I路自動(dòng)微電流放大器通過(guò)自動(dòng)切換到不同的反饋電阻上實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)切換，而高精度對(duì)數(shù)放大器則可在6個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)(InA ImA)保持良好的線(xiàn)性，通過(guò)高分辨率快速ADC的采樣，可以快速準(zhǔn)確的測(cè)量堆內(nèi)中子注量。
另外，在電子學(xué)單元中的自動(dòng)微電流放大器前端可用微型裂變室替代補(bǔ)償電離室，可以更加直觀(guān)準(zhǔn)確的測(cè)量得到中子注量率，可用于反應(yīng)堆功率的初歩刻度。
計(jì)算機(jī)通過(guò)“ CARR物理啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用軟件”也發(fā)出指令控制電子學(xué)単元工作，例如調(diào)節(jié)和開(kāi)關(guān)高壓、設(shè)置脈沖甄別閾值等。
如圖2所示的電子學(xué)単元的總體結(jié)構(gòu)示意圖，該電子學(xué)単元工作流程如下
I.脈沖信號(hào)流量流程
在低量程段，脈沖中子計(jì)數(shù)管測(cè)量得到的脈沖信號(hào)送到電子學(xué)単元，由甄別器對(duì)信號(hào)進(jìn)行甄別和濾波后(甄別閥值可由軟件設(shè)置)，由計(jì)數(shù)器記錄中子脈沖數(shù)，脈沖信號(hào)經(jīng)混合信號(hào)微處理器處理后通過(guò)RS232 ロ發(fā)送到計(jì)算機(jī)顯示和處理。
2.電流信號(hào)測(cè)量流程
在高量程段，補(bǔ)償電離室測(cè)量得到的電離電流送到電子學(xué)單元，分別由自動(dòng)微電流放大器和高精度對(duì)數(shù)放大器放大后，送入混合信號(hào)微處理器的ADC模塊采樣，將電流和電壓的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)RS232 ロ發(fā)送到計(jì)算機(jī)顯示和處理。
3.脈沖信號(hào)與電流信號(hào)的自動(dòng)切換以及電流信號(hào)的自動(dòng)換擋
計(jì)算機(jī)可對(duì)電子學(xué)單元發(fā)布命令，通過(guò)“CARR物理啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用軟件”控制電子學(xué)單元高壓輸出和甄別閾值。當(dāng)中子脈沖計(jì)數(shù)高于設(shè)定值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出命令關(guān)閉電子學(xué)單元上的脈沖計(jì)數(shù)的高壓，自動(dòng)切換到電流測(cè)量模式。進(jìn)行電流測(cè)量吋，電流放大器自動(dòng)切換反饋電阻實(shí)現(xiàn)換擋。
權(quán)利要求
1.一種用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括探頭、電子學(xué)単元、計(jì)算機(jī)，電子學(xué)単元主要由數(shù)據(jù)處理単元和通用高壓電源組成，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理單元由脈沖計(jì)數(shù)電路、電流測(cè)量電路組成，所述探頭分為與脈沖計(jì)數(shù)電路的輸入端相連的脈沖中子計(jì)數(shù)管、與電流測(cè)量電路的輸入端相連的補(bǔ)償電離室，所述的電子學(xué)単元的信號(hào)通過(guò)接ロ電路輸送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的脈沖計(jì)數(shù)電路為兩路相同的脈沖計(jì)數(shù)電路，電流測(cè)量電路為兩路補(bǔ)償電流測(cè)量電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的脈沖計(jì)數(shù)電路主要由依次電路相連的甄別器、計(jì)數(shù)器、混合信號(hào)微處理器所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的ー種用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的電流測(cè)量電路主要由依次電路相連的放大器、混合信號(hào)微處理器所組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的ー種用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的兩路測(cè)量電路中的放大器分別為自動(dòng)微電流放大器和高精度對(duì)數(shù)放大器。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括探頭、電子學(xué)單元、計(jì)算機(jī)，電子學(xué)單元主要由數(shù)據(jù)處理單元和通用高低壓電源組成，所述的數(shù)據(jù)處理單元由脈沖計(jì)數(shù)電路、電流測(cè)量電路組成。該實(shí)用新型提供了一種寬量程、體積小的用于反應(yīng)堆物理啟動(dòng)的中子注量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G21C7/36GKCN202584750SQ201220051442
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年2月17日
發(fā)明者王理玉, 王嵩, 呂征, 肖詩(shī)剛, 鄭伍欽 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan