УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в ядерной физике для регистрации короткого по длительности нейтронного излучения D-D реакции из импульсных нейтронных источников детекторами активационного типа в условиях мощных потоков электромагнитного излучения плазмы при наличии интенсивных электрических и магнитных помех.
Известен узел детектирования нейтронного излучения (Комплекс аппаратуры системы управления и защиты реактора ВИР-2М. Алгоритмы управления и структурная схема. НПЦ «Элегия», 2004, лист 110), содержащий расположенный в зоне облучения (реакторной зоне) счетчик нейтронов, электрически связанный посредством экранированного кабеля с источником электропитания, выведенным за пределы реакторной зоны, который соединен электрической линией связи с внешним источником энергии - источником высокого напряжения (электросеть), а также систему передачи электрических сигналов с нейтронного счетчика через предусилитель, формирующий полезный сигнал, посредством линии связи (экранированного кабеля) к регистратору, выведенному за пределы зоны облучения.
Недостатком устройства является то, что его размещение в зоне облучения сопряжено с необходимостью использования высокого напряжения, подводимого для электропитания счетчика, и с необходимостью усиления сигнала счетчика для передачи его на длинную линию к регистратору.
Известен также узел детектирования нейтронного излучения (патент РФ №95413, МПК G01T 1/16 от 29.01.2010), содержащий расположенный в зоне облучения счетчик нейтронов, электрически связанный с источником электропитания, соединенным линией связи с внешним источником энергии, и систему передачи электрических сигналов нейтронного счетчика посредством линии связи к регистратору, выведенному за пределы зоны облучения, причем источник электропитания организован так, что внешним источником энергии для него служит мощный лазер, соединенный с источником электропитания волоконно-оптической линией через фотопреобразователь, система передачи сигналов нейтронного счетчика к регистратору содержит соединенный с нейтронным счетчиком формирователь электрических сигналов, к выходу которого подключен светопреобразователь, связанный посредством волоконно-оптической линии с регистратором, оснащенным фотоприемником, причем источник электропитания, нейтронный счетчик, формирователь электрических сигналов и светопреобразователь электрически связаны между собой. При этом электрически связанные между собой источник электропитания, формирователь электрических сигналов, счетчик нейтронов и светопреобразователь конструктивно объединены в электронный блок.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, обусловленная наличием лазера, волоконно-оптической линии связи, фотопреобразователя и светопреобразователя, а также невозможность измерения пространственной анизотропии нейтронного излучения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является система для регистрации нейтронного излучения одновременно от нескольких детекторов активационного типа (Krokhin O.N., Nikulin V.Ya., and Volobuev I.V., 2004, Compact Activation Detectors for Measuring of Absolute Neutron Yield Generated by Powerful pulsed Plasma Installations, Czech. J. Phys., 54, and 21nd Symposium on Plasma Phys. And Techn., June 2004, Praga, Czech/Rep.). Сигналы от каждого нейтронного детектора поступали на индивидуальное пересчетное устройство типа. Внешний запуск системы осуществлялся с задержкой от момента запуска установки, чтобы устранить влияние на работу приборов различных помех, возникающих в момент запуска и работы импульсной установки.
Недостатками такого устройства являются невысокая точность измерений, а также большое количество соединительных кабелей и значительное время на настройку регистрирующей системы, что усложняло условия эксплуатации.
Технический результат, заключающийся в повышении точности измерений и улучшении условий эксплуатации достигается в предлагаемом устройстве для регистрации нейтронного излучения, содержащем нейтронные детекторы, соединенные со входами электронного блока, выведенного за пределы зоны облучения и содержащего формирователь импульса запуска, линию задержки, счетчики электрических импульсов и узел индикации, тем, что электронный блок выполнен трехканальным и содержит узел экспозиции, переключатель каналов и установленные на входе каждого канала элементы И, выходы которых подключены к счетным входам счетчиков электрических импульсов, информационные выходы которых соединены со входами переключателя каналов, выход которого подключен ко входу узла индикации, выход формирователя импульса запуска подключен ко входу линии задержки, выход которой соединен с установочными входами счетчиков импульсов и входом узла экспозиции, выход которого подключен к соответствующим входам элементов И.
При этом нейтронные детекторы расположены по трем координатным осям X, Y, Z.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлена схема расположения нейтронных детекторов и электронного блока по отношению к нейтронному генератору (источнику излучения);
- на фиг.2 приведена схема электронного блока.
На фиг.1а) условно изображен импульсный нейтронный генератор 1 и относящиеся к устройству нейтронные детекторы 2, соединенные со входами электронного блока 3, выведенного за пределы зоны облучения.
В блок 3 (фиг.2) входят формирователь 4 импульса запуска, линия задержки 5, счетчики 6 электрических импульсов и узел индикации 7. Электронный блок 3 выполнен трехканальным и содержит узел 8 экспозиции, переключатель 9 каналов и установленные на входе каждого канала элементы И 10, выходы которых подключены к счетным входам счетчиков 6 электрических импульсов, информационные выходы Q которых соединены со входами переключателя 9 каналов, выход которого подключен ко входу узла 7 индикации. Выход формирователя 4 импульса запуска подключен ко входу линии 5 задержки, выход которой соединен с установочными входами R счетчиков 6 импульсов и входом узла 8 экспозиции, выход которого подключен к соответствующим входам элементов И 10. Элементы и узлы блока 3 запитываются от узла 11 электропитания. Вход 12 предназначен для подачи сигнала запуска от внешнего устройства, выход 13 является синхронизирующим выходом блока. Входы 14 подключены к нейтронным детекторам 2. Нейтронные детекторы расположены по трем координатным осям X, Y, Z (фиг.1б).
Устройство работает следующим образом.
На вход 12 блока 3 поступает сигнал «Запуск» положительной полярности, амплитудой 10-400 В и длительностью не менее 1 мкс. Формирователь 4 формирует ТТЛ-импульс, поступающий на линию 5 задержки, которая обеспечивает задержку сигнала на время от 10 до 200 мс. Выходной сигнал с линии задержки 5 запускает узел 8 экспозиции и обеспечивает сброс счетчиков 6 каналов, а также обеспечивает синхронизацию внешних автономных счетчиков, предназначенных для дополнительного контроля (на чертежах не показаны). Введение задержки сигнала линией 5 необходимо, чтобы отсечь помехи, возникающие в момент «выстрела» от генератора 1.
Узел 8 экспозиции формирует с высокой точностью сигнал длительностью 10 сек., в течение которого счетчики 6 принимают ТТЛ-импульсы. Зафиксированные на счетчиках 6 поступившие от датчиков 2 количества импульсов последовательно выводятся с помощью переключатель 9 каналов на цифровой узел 7 индикации. По полученным значениям оператор судит об интенсивности нейтронного излучения в направлении каждого их датчиков 2.
Расположение нейтронных детекторов по трем координатным осям X, Y, Z позволяет объективно оценивать пространственную анизотропию нейтронного излучения.
По сравнению с наиболее близким аналогом предлагаемое устройство является более защищенным от электромагнитных наводок, сопровождающих работу генератора нейтронного излучения.
При этом увеличена точность измерений за счет того, что время измерения по всем трем каналам регистрации задается кварцевым генератором (на чертежах не показан), расположенным в узле 8 экспозиции.
Точность измерений также увеличена за счет того, что счет по всем каналам регистрации начинается одновременно.
Кроме того, в отличие от прототипа существенно уменьшен вес устройства, существенно сокращено количество соединительных кабелей, до минимума сокращено время на настройку регистрирующей системы, в результате чего система стала более простая, удобная в эксплуатации.
В устройстве использовались переносные малогабаритные детекторы активационного типа.
Электронный блок реализован на цифровых микросхемах.