СИСТЕМА И СПОСОБ АКТИВНОГО СКАНИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО СТЕРЖНЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

1. Система для активного сканирования топливного стержня ядерного реактора, причем система содержит:
генератор нейтронов с электрическим приводом, содержащий ионный источник, ускоритель и мишень;
замедлитель, расположенный вокруг генератора нейтронов и выполненный с возможностью замедления нейтронов, сгенерированных генератором нейтронов;
канал для первого топливного стержня, расположенный внутри замедлителя, причем канал для первого топливного стержня выполнен с возможностью размещения в нем первого топливного стержня ядерного реактора и воздействия на первый топливный стержень ядерного реактора потоком нейтронов с заданными параметрами; и
множество детекторов излучения,
в которой нейтроны индуцируют вспомогательное излучение мгновенных и запаздывающих гамма-лучей, нейтронное излучение или их комбинацию, обнаруживаемые множеством детекторов излучения для определения количества делящегося вещества в первом топливном стержне ядерного реактора и пространственного распределения делящегося вещества по длине первого топливного стержня ядерного реактора.
2. Система по п. 1, в которой канал для первого топливного стержня выполнен с возможностью размещения в нем первого топливного стержня ядерного реактора, содержащего выгорающий поглотитель.
3. Система по п. 2, в которой канал для первого топливного стержня содержит внутреннюю надтепловую оболочку, наружный слой которой состоит из выгорающего поглотителя и выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов.
4. Система по п. 3, в которой внутренняя надтепловая оболочка дополнительно содержит внутренний слой, выполненный с возможностью рассеяния быстрых нейтронов в надтепловой области, причем внутренний слой расположен концентрично относительно наружного слоя.
5. Система по п. 4, в которой внутренний слой выполнен из бериллия.
6. Система по любому из пп. 2–4, в которой канал для первого топливного стержня выполнен с возможностью размещения в нем первого топливного стержня ядерного реактора, содержащего гадолиний или бор.
7. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой поток нейтронов с заданными параметрами представляет собой поток надтепловых нейтронов, причем надтепловые нейтроны индуцируют вспомогательное излучение, обнаруживаемое множеством детекторов излучения.
8. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой ионный источник представляет собой микроволновой ионный источник или ионный источник на основе электронного циклотронного резонанса (ЭЦР).
9. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой мишень представляет собой твердую мишень, состоящую из по меньшей мере одного из титана, меди, циркония, урана, палладия или алюминия.
10. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой замедлитель содержит камеру, расположенную вокруг мишени, замедлитель нейтронов, расположенный вокруг камеры, и дополнительный замедлитель нейтронов, расположенный вокруг замедлителя нейтронов.
11. Система по п. 10, в которой камера содержит твердый, жидкий или газообразный диэлектрик.
12. Система по п. 11, в которой камера содержит жидкость Fluorinert.
2
13. Система по любому из пп. 10–12, в которой замедлитель нейтронов, расположенный вокруг камеры, состоит из графита, DO или полиэтилена.
14. Система по любому из пп. 10–13, в которой дополнительный замедлитель нейтронов состоит из полиэтилена.
15. Система по любому из пп. 10–14, в которой дополнительный замедлитель нейтронов состоит из полиэтилена с содержанием бора 5 %.
16. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой канал для первого топливного стержня содержит внутреннюю надтепловую оболочку, наружный слой которой состоит из выгорающего поглотителя и выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов.
17. Система по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащая канал для второго топливного стержня, выполненный с возможностью размещения в нем второго топливного стержня ядерного реактора и воздействия на второй топливный стержень ядерного реактора потоком тепловых нейтронов с заданными свойствами,
в которой канал для второго топливного стержня расположен внутри замедлителя, и
в которой тепловые нейтроны индуцируют вспомогательное излучение гамма-лучей, нейтронное излучение или их комбинацию во втором топливном стержне ядерного реактора, которое обнаруживается по меньшей мере одним из множества детекторов излучения для определения количества делящегося вещества и пространственного распределения делящегося вещества по длине второго топливного стержня ядерного реактора.
18. Система по п. 17, в которой канал для второго топливного стержня содержит внутреннюю тепловую оболочку, наружный слой которой состоит из алюминия, а внутренний слой состоит из полиэтилена.
19. Система по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащая по меньшей мере один дополнительный канал для топливного стержня, выполненный с возможностью размещения в нем топливного стержня ядерного реактора и воздействия на топливный стержень ядерного реактора потоком надтепловых нейтронов или потоком тепловых нейтронов,
в которой нейтроны потока надтепловых нейтронов или потока тепловых нейтронов индуцируют вспомогательное излучение гамма-лучей, нейтронное излучение или их комбинацию в топливном стержне ядерного реактора, которое обнаруживается по меньшей мере одним из множества детекторов излучения для определения количества делящегося вещества и пространственного распределения делящегося вещества по длине топливного стержня ядерного реактора.
20. Система по п. 17,
в которой мишень представляет собой твердую мишень из титана;
в которой замедлитель нейтронов состоит из графита;
в которой дополнительный замедлитель нейтронов состоит из борированного полиэтилена;
в которой канал для первого топливного стержня содержит внутреннюю надтепловую оболочку, наружный слой которой состоит из гадолиния и выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов, а внутренний слой состоит из бериллия и выполнен с возможностью рассеяния быстрых нейтронов в надтепловой области энергий;
в которой канал для первого топливного стержня выполнен с возможностью размещения в нем топливного стержня ядерного реактора, содержащего гадолиний;
в которой канал для второго топливного стержня содержит внутреннюю тепловую оболочку, наружный слой которой состоит из алюминия, а внутренний слой состоит из полиэтилена; и
в которой канал для второго топливного стержня выполнен с возможностью размещения в нем топливного стержня ядерного реактора, который не содержит выгорающий поглотитель.
21. Система по п. 17,
в которой мишень представляет собой твердую мишень из титана;
в которой замедлитель нейтронов состоит из графита;
в которой дополнительный замедлитель нейтронов состоит из борированного полиэтилена;
в которой канал для первого топливного стержня содержит внутреннюю надтепловую оболочку, наружный слой которой состоит из бора и выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов, а внутренний слой состоит из бериллия и выполнен с возможностью рассеяния быстрых нейтронов в надтепловой области энергий;
в которой канал для первого топливного стержня выполнен с возможностью размещения в нем топливного стержня ядерного реактора, содержащего бор;
в которой канал для второго топливного стержня содержит внутреннюю тепловую оболочку, наружный слой которой состоит из алюминия, а внутренний слой состоит из полиэтилена; и
в которой канал для второго топливного стержня выполнен с возможностью размещения в нем топливного стержня ядерного реактора, который не содержит выгорающий поглотитель.
22. Способ активного сканирования топливного стержня ядерного реактора, причем способ предусматривает:
генерирование нейтронов с помощью генератора нейтронов с электрическим приводом, содержащего ионный источник, ускоритель и мишень;
замедление нейтронов с помощью замедлителя, расположенного вокруг генератора нейтронов;
размещение первого топливного стержня ядерного реактора в канале для первого топливного стержня, расположенного внутри замедлителя;
воздействие на первый топливный стержень ядерного реактора потоком нейтронов с заданными параметрами для индуцирования вспомогательного излучения мгновенных и запаздывающих гамма-лучей, нейтронного излучения или их комбинации; и
обнаружение вспомогательного излучения с помощью множества детекторов излучения для определения количества делящегося вещества и пространственного распределения делящегося вещества по длине первого топливного стержня ядерного реактора.
23. Способ по п. 22, в котором первый топливный стержень ядерного реактора содержит выгорающий поглотитель.
24. Способ по п. 22 или 23, в котором первый топливный стержень ядерного реактора содержит гадолиний или бор.
25. Способ по любому из пп. 22–24, в котором поток нейтронов с заданными параметрами представляет собой поток надтепловых нейтронов, и надтепловые нейтроны индуцируют вспомогательное излучение, обнаруживаемое множеством детекторов излучения.
26. Способ по любому из пп. 22–25,
в котором канал для первого топливного стержня содержит внутреннюю надтепловую оболочку со слоем из выгорающего поглотителя; и
в котором воздействие на первый топливный стержень ядерного реактора потоком нейтронов с заданными параметрами предусматривает поглощение тепловых нейтронов наружным слоем внутренней надтепловой оболочки.
27. Способ по п. 26, дополнительно предусматривающий рассеяние быстрых нейтронов в надтепловой области энергий внутренним слоем внутренней надтепловой оболочки.
28. Способ по любому из пп. 22–27, дополнительно предусматривающий:
размещение второго топливного стержня ядерного реактора, который не содержит выгорающий поглотитель, в канале для второго топливного стержня;
воздействие на второй топливный стержень ядерного реактора потоком тепловых нейтронов с заданными свойствами для индуцирования вспомогательного излучения гамма-лучей, нейтронного излучения или их комбинации; и
обнаружение вспомогательного излучения второго топливного стержня ядерного реактора с помощью по меньшей мере одного из множества детекторов излучения для определения количества делящегося вещества и пространственного распределения делящегося вещества по длине второго топливного стержня ядерного реактора.
29. Способ по п. 28,
в котором канал для второго топливного стержня содержит внутреннюю тепловую оболочку, наружный слой которой состоит из алюминия, а внутренний слой состоит из полиэтилена; и
способ дополнительно предусматривает уменьшение плотности надтепловых нейтронов с помощью внутреннего слоя и наружного слоя внутренней тепловой оболочки.
30. Способ по любому из пп. 22–29, дополнительно предусматривающий:
размещение топливного стержня ядерного реактора, который не содержит выгорающий поглотитель, в по меньшей мере одном дополнительном канале для топливного стержня;
воздействие на топливный стержень ядерного реактора потоком надтепловых нейтронов с заданными свойствами или потоком тепловых нейтронов для индуцирования вспомогательного излучения гамма-лучей, нейтронного излучения или их комбинации; и
обнаружение вспомогательного излучения топливного стержня ядерного реактора по меньшей мере другим из множества детекторов излучения для определения количества делящегося вещества и пространственного распределения делящегося вещества по длине топливного стержня ядерного реактора.
31. Способ по любому из пп. 22–30,
в котором мишень представляет собой твердую мишень, содержащую атомы дейтерия, и
в котором генерирование нейтронов с помощью генератора нейтронов с электрическим приводом предусматривает обстрел твердой мишени пучком ускоренных ионов дейтерия для генерирования нейтронов в результате термоядерной реакции дейтерий–дейтерий.
32. Способ по п. 31, дополнительно предусматривающий восполнение атомов дейтерия, содержащихся в твердой мишени, за счет облучения твердой мишени пучком ускоренных ионов дейтерия.
33. Способ по п. 32, в котором твердая мишень состоит из по меньшей мере одного из титана, меди, циркония, урана, палладия или алюминия.
34. Способ по любому из пп. 22–33, в котором замедлитель содержит камеру, расположенную вокруг мишени, замедлитель нейтронов, расположенный вокруг камеры, и дополнительный замедлитель нейтронов, расположенный вокруг замедлителя нейтронов, и
в котором замедление нейтронов с помощью замедлителя предусматривает применение замедлителя нейтронов для замедления до тепловой скорости нейтронов, сгенерированных генератором нейтронов с электрическим приводом, и поглощение замедленных до тепловой скорости нейтронов дополнительным замедлителем нейтронов.
2
35. Способ по п. 34, в котором замедлитель нейтронов, расположенный вокруг камеры, состоит из графита, DO или полиэтилена, и
в котором дополнительный замедлитель нейтронов состоит из полиэтилена.
36. Способ по п. 34 или п. 35, в котором камера содержит твердый, жидкий или газообразный диэлектрик.
37. Способ по п. 36, в котором камера представляет собой камеру Fluorinert, содержащую жидкость Fluorinert.