Детектор нейтронов

ДЕТЕКТОР НЕЙТРОНОВ
Полезная модель относится к детектированию нейтронных излучений и может быть использована в ядерной физике, атомной энергетике, в частности, в системах контроля и обеспечения безопасности энергетических ядерных реакторов.
К детекторам нейтронов, применяющихся в системах контроля и аварийной защиты реактора, предъявляются высокие требования по их стойкости к воздействию высоких уровней гамма-нейтронного облучения. Детектор должен удовлетворять одному из основных требований - функпионированию непосредственно от плотности потока нейтронов I. Нри этом нейтронный датчик должен обладать низкой чувствительностью к уровню гамма-фона и высокой электрофоновой устойчивостью.
К настоящему времени наибольщее распространение в качестве детекторов нейтронов на реакторах нолучили камеры деления 2. Камера представляет собой газоразрядный прибор с высоковольтным напряжением питания. Зона размещения детекторов в реакторе имеет агрессивную среду с темнературой 200-500 град. С. Ядерные реакторы насыщены электромеханическими исполнительными механизмами. Эти факторы приводят к генерапии ложных выходных сигналов. В месте расположения детекторов нейтронов присутствует мощное гамма-излучение, которое не пропорционально мощности реактора. При быстрой остановке реактора нлотность потока нейтронов умепьщается на 8 порядков, в то время как интенсивность гамма-излучения уменьщается лищь на 2 порядка, вклад гамма-фона также является чрезвычайно серьезной составляющей ложного выходного сигнала камеры. В связи с этим использование детекторов на основе камеры деления ограничено.
Известен ядерно-оптический преобразователь (ЯОП), принцип работы которого заключается в прямом преобразовании кинетической энергии ядерных частиц (например, осколков деления урана) в люминесцентное излучение, регистрируемого с номощью фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) 3. Детектор выполнен в виде корпуса, занолненного газовой люминесцирующей средой с навеской из делящегося материала, и двумя ФЭУ, установленными с обоих торцов корпуса.
а о
МПК :О01Т1/16
Недостатком таких детекторов является, то что они не способны контролировать плотность потоков нейтронов выше чем 10  и поэтому не пригодны для использования в реакторной технике.
Последнее техническое решение как наиболее близкое по физической и технической сущности выбрано в качестве прототипа .
Решаемой задачей является контроль величин потока нейтронов, в характерных для ядерного реактора величинах  .
Новым техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является возможность формирования сигналов для системы управления реактором во всех режимах его работы (пусковом, рабочем, аварийном).
Указанные задача и технический результат достигаются тем, что в известном детекторе нейтронов, включаюш;ем корпус, заполненный люминесцирующей газовой средой и делящимся материалом, и фотоприемник, новым является то, что в одном из торцов корпуса размещен волоконный световод, соединенный с регистрирующей системой посредством фотоприемника с фильтром, при этом делящийся материал выполнен в виде слоя и нанесен на боковую поверхность корпуса.
Использование делящегося материала в виде тонкого слоя и передача оптического сигнала посредством волоконного световода из зоны облучения за биологическую защиту реактора, где фон ядерного излучения соответствует естественному, позволяет получить детектор нейтронов, способный контролировать поток нейтронов в диапазоне, характерном для работы ядерного реактора  . Нри этом вывод полезного сигнала осуществляется по помехозащищенному оптическому каналу передачи информации.
На фиг. 1 представлена заявленная полезная модель, где
1 - корпус датчика; 2 - газовая среда; 3- источник осколков деления; 4световод; 5- фильтр; 6 - фотоприемник; 7 - широкодиапазонная система измерения нейтронного потока.
Предлагаемый детектор нейтронов выполнен в виде корпуса 1, заполненного люминесцирующей газовой средой 2, слоя делящегося материала 3, нанесенного на его внутреннюю боковую поверхность. В одном из торцов корпуса размещен волоконный световод 4, соединенный с регистрирующей системой 7 посредством
фотоприемника 6 с фильтром 5. В качестве люминесцирующей газовой среды используется, например бинарная смесь благородных газов Не-Кг.
Детектор нейтронов работает следующим образом. Под воздействием потока нейтронов реактора в корпусе детектора нейтронов 1 делящийся материал 3 имитирует осколки, которые возбуждают газовую среду 2 и приводят к ее люминесценции. Излучение попадает на входной торец световода 4 и транспортируется к регистрирующей системе 7, через фотоприемник 6 с фильтром 5, с узким спектральным диапазоном, что также способствует уменьщению помех.
Проведенные испытания заявленной полезной модели позволили отобрать наиболее эффективно люминесцирующие газовые среды, в которых мощность люминесцентного излучения линейно зависит от нейтронного потока. Это позволяет использовать ЯОП для регистрации нейтронов в диапазоне плотностей потока нейтронов  . Появилась реальная возможность для формирования сигналов управления реактором во всех режимах работы. Благодаря этому предложенный датчик нейтронов найдет щирокое применение в системах контроля и обеспечения безопасности энергетических ядерных реакторов.
Источники информации:
1.Ионайтис P.P. Нетрадиционные средства управления ядерными реакторами. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1992.
2.Малышев Е.К., Стабровский С.А. Малогабаритные ионизационные камеры и их применение на ядерных реакторах. Атомная техника за рубежом, №12, 1983, стр. 10-17.
3.Балдин С.А., Матвеев В.В. Газовые сцинтилляционные счетчики. ПТЭ, №4, 1963, стр. 5-18.