Способ калибровки счетного канала реактиметра
REACTIMETER COUNTING CHANNEL CALIBRATION METHOD

Изобретение относится к области реакторных измерений и может быть использовано в системах управления, контроля и защиты ядерных установок.
Известен способ калибровки счетного канала реактиметра [патент RU №2653163, опубл. 07.05.2018], включающий контроль плотности нейтронного потока в активной зоне ядерного реактора с помощью подключенной к счетному каналу реактиметра урановой камеры деления, перемещение регулирующего мощность реактора органа управления из одного положения в другое в направлениях, соответствующих снижению и увеличению мощности, и регулировку счетного канала реактиметра в импульсном режиме путем корректировки уровней дискриминации (второго и третьего) в области перехода реактиметра из токового в импульсный режим и обратно.
К недостаткам описанного способа относятся:
- не обеспечивается точность вычисления реактивности во всем диапазоне импульсного режима работы реактиметра;
- сложность и трудоемкость самой процедуры калибровки.
6
6
5
6
6
7
5
Недостаточно высокая точность обусловлена нарушением линейности передаточной характеристики импульсного канала реактиметра, подбор (регулировка) уровней дискриминации (второго и третьего) которого производится только в области стыковки токового и импульсного диапазонов (диапазон скорости счета от 1⋅10 имп/с до 2⋅10 имп/с). При таком способе настройки в импульсном режиме в диапазонах скорости счета от 10 до 1⋅10 имп/с и от 2⋅10 до 10 имп/с линейность передаточной характеристики импульсного канала реактиметра не обеспечивается, т.к. при уровне загрузки 10 имп/с появляются наложенные импульсы, доля которых увеличивается с ростом загрузки, что приводит к возникновению просчетов импульсов и, тем самым, существенно снижается точность. По этой причине, в указанных диапазонах, не может быть обеспечена и точность вычисления реактивности. Кроме того, свойственная способу неопределенность выбора уровней дискриминации требует выполнения большого числа итераций по подбору 2-го и 3-го уровней дискриминации с целью получения заданных точностных характеристик линейности измерительного канала. Таким образом, указанный способ предполагает длительный по времени процесс калибровки счетного канала реактиметра, а это, в совокупности с необходимостью использования ядерного реактора в качестве источника нейтронов, делает процедуру калибровки реактиметра весьма трудоемкой и дорогостоящей.
6
Наиболее близким из известных технических решений, является способ калибровки счетного канала реактиметра [патент RU №2379710, опубл. 20.01.2010], включающий размещение подключенных к счетному каналу реактиметра гамма-детекторов в зоне излучения гамма-источников, поочередную установку первого и второго источника γ-излучения, определение расчетным путем активности каждого источника γ-излучения на момент испытаний, определение показаний калибруемого счетного канала при наличии второго источника γ-излучения и сравнение расчетного значения с показанием калибруемого счетного канала, подбор сочетания величины уровней дискриминации (второго и третьего) калибруемого счетного канала, при котором (сочетании) разность между расчетным значением и показанием калибруемого счетного канала не превышает установленных значений во всем диапазоне импульсного режима измерения (прим. Для реактиметров, как правило, установленное значение величины отклонения от линейности передаточной характеристики в импульсном диапазоне от 0,1 имп/с до 2⋅10 имп/с не должно превышать значение ±10%).
Одним из главных недостатков способа-прототипа так же, как и способа-аналога, является его сложность и связанная с этим длительная по времени процедура калибровки реактиметра, главным образом, обусловленная свойственной способу неопределенностью подбора уровней дискриминации. С этим также связана и его невысокая точность.
Настоящее техническое решение позволяет расширить арсенал способов, предназначенных для калибровки счетного канала реактиметра, и направлено на создание способа, техническим результатом которого при его реализации будет повышение точности калибровки счетного канала в диапазоне от 0,1 до 107 имп/с импульсного режима работы, а также позволяющего упростить процедуру настройки импульсного канала и значительно снизить время проведения его калибровки.
Поставленная задача решается тем, что в способе калибровки счетного канала реактиметра размещают первый источник ионизирующего излучения на заданном расстоянии от детектора и определяют показания калибруемого счетного канала. Далее для второго, третьего и т.д. до n источников при поочередном их размещении на указанном от детектора расстоянии рассчитывают активность каждого из источников на момент испытаний и затем для каждого из них определяют расчетные значения скорости счета по отношению к измеренному значению, полученному для первого источника излучения. После этого последовательно, при наличии второго, третьего и т.д. до n источников определяют показания калибруемого счетного канала и значения активности каждого из упомянутых источников и вычисляют величину относительного отклонения показания калибруемого счетного канала от расчетного значения скорости счета, при этом используют формулу:
где i=1, 2, …, n - номер источника,
i
ΔN - величина относительного отклонения показаний калибруемого счетного канала от расчетного значения при установленном i-м источнике, %,
i изм
N - показание калибруемого счетного канала при установленном i-м источнике, имп/с,
i расч
N - расчетное значение скорости счета i-го источника, имп/с.
i
Δ
изм
Далее полученные значения ΔN аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого счетного канала в виде ΔN=ƒ(N), которую затем используют для вычисления скорости счета по следующей формуле:
вых
изм
где зависимость N=ƒ(N) является корректировочной характеристикой просчетов импульсов.
Для способа калибровки счетного канала реактиметра возможны дополнительные варианты, в которых:
3
- расстояние между источником и детектором задают, исходя из условия, что значение показания калибруемого счетного канала при наличии первого источника находится в пределах интенсивности (0,9-1)⋅10 имп/с,
- расчетные значения скорости счета для каждого второго, третьего и т.д. до n источников по отношению к измеренному значению, полученному для первого источника, определяют по формуле:
3
7
где Ai - активность i-го источника, причем диапазон расчетных значений скорости счета составляет от (0,9-1)⋅10 до (0,9-1)⋅10 имп/с.
Представленная совокупность признаков обеспечивает достижение технического результата, а именно - позволяет эффективно и с высокой точностью проводить калибровку импульсного канала, существенно упрощает и сокращает по времени процесс калибровки счетного канала реактиметра.
Условия, при которых возможна реализация способа:
- количество источников ионизирующего излучения должно быть не менее двух, максимальное количество источников - не ограничено;
- источники должны размещаться на одинаковом (заданном) расстоянии от детектора;
- для каждого источника определение активности должно проводиться на основе заранее известных (паспортных) данных.
Проверка работоспособности способа проводилась в поле излучений от пяти источников ионизирующего излучения.
Перед использованием первого, второго, третьего, четвертого и пятого источника ионизирующего излучения, производится определение активности каждого из источников с использованием их паспортных данных. Активность Ai каждого источника определяется по формуле:
-t/T
Ai=Ai(0)⋅2, где
Ai(0) - активность i-го источника на дату изготовления (t=0), Бк;
t - время распада, лет;
Т - период полураспада, лет.
1
1 изм
3
Устанавливают первый источник ионизирующего излучения с активностью А перед детектором. По показаниям N калибруемой аппаратуры изменяют расстояние между детектором и источником для того, чтобы значение показаний находилось в пределах интенсивности (0,9-1)⋅10 имп/с.
1 расч
1 изм
Определяют расчетные значения скорости счета относительно к измеренному значению N = N по формуле:
3
7
причем диапазон расчетных значений скорости счета должен составлять от (0,9-1)⋅10 до (0,9-1)⋅10 имп/с.
2
3
4
5
2 изм
3 изм
4 изм
5 изм
Удаляют первый источник излучения и устанавливают последовательно второй источник с активностью А, третий с активностью А, четвертый с активностью А и пятый с активностью A, положение детектора остается прежним. Определяют показания N, N, N, N калибруемой аппаратуры.
2…5
Вычисляют величину относительных отклонений ΔN показаний калибруемого счетного канала от их расчетных значений:
Δ
изм
По полученным данным строят корректировочную характеристику счетного канала и аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого счетного канала в виде: ΔN=ƒ(N).
Последняя используется для вычисления скорости счета, по формуле (1).
7
Применение предлагаемого технического решения расширяет арсенал существующих способов калибровки импульсного каналы реактиметра и позволяет выполнять калибровку аппаратуры в диапазоне измерения скорости счета от 0,1 до 10 имп/с, обеспечивая, тем самым, повышение точности калибровки в широком диапазоне измерений, и, кроме того, процедура калибровки импульсного канала реактиметра существенно упрощается и сокращается по времени.