Способ настройки спектрометрической аппаратуры
METHOD FOR TUNING SPECTROMETRIC EQUIPMENT

Изобретение относится к области аналого-цифровой вычислительной техники и может быть использовано для настройки аппаратуры измерения мощности и реактивности ядерных реакторов и оперативной проверки их работоспособности.
На разных этапах жизнедеятельности ядерных реакторов - при физпуске, эксплуатации на мощности, остановке реактора, проведении ремонтных работ, осуществляется контроль за состоянием активной зоны с помощью аппаратуры измерения мощностного сигнала и аппаратуры измерения реактивности ядерного реактора - реактиметров. Для того, чтобы обеспечить достоверность измерений, спектрометрические тракты этой аппаратуры должны быть соответствующим образом настроены, причем идентичность настроенных параметров спектрометрических трактов позволяет иметь в резерве до нескольких комплектов полностью настроенной аппаратуры, которые могут оперативно заменять при необходимости (ремонт, регламентные работы) аппаратуру, непосредственно задействованную в измерениях на ядерной установке, то есть обеспечивать так называемый «горячий резерв».
Известен способ настройки спектрометрической аппаратуры [а.с. RU №1298702, опубл. 23.03.1987], включающий регистрацию с помощью аппаратуры импульсных сигналов детекторов гамма-излучения и цифровую обработку выходного аналогового сигнала спектрометрического усилителя аппаратуры. Недостатком способа является ограничение его функциональных возможностей, поскольку при настройке спектрометрического тракта аппаратуры настраивают только его детекторную часть, соответственно, при необходимости замены измерительной части аппаратуры, например, при выходе ее из строя или для проведения регламентных работ необходимо повторять операции настройки спектрометрического тракта аппаратуры.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ настройки спектрометрической аппаратуры, используемый в патенте RU №2392673 [опубл. 20.06.2010], в котором исключен недостаток аналога, заключающийся в ограничении настройки спектрометрического тракта аппаратуры только его детекторной частью, однако и в прототипе функциональные возможности способа ограничены, но уже по другой причине, а именно: при настройке спектрометрического тракта аппаратуры настраивают только его часть, связанную с обеспечением линейности счетного канала при изменении скорости счета, посредством изменения уровней дискриминации, при этом цифровая информация, записанная с выхода спектрометрического усилителя данной конкретной аппаратуры, не обеспечивает идентичной настройки спектрометрических трактов в другой аналогичной аппаратуре, что снижает точность настройки и не позволяет при необходимости замены аппаратуры иметь в «горячем» резерве полностью настроенную дежурную аппаратуру. Как следствие, это ведет к необходимости подстройки спектрометрических трактов непосредственно по сигналу детектора, размещенного вблизи ядерного реактора. При этом оперативный персонал, производящий настройку, оказывается в зоне воздействия ионизирующего излучения ядерного реактора.
Технической проблемой, стоящей перед авторами заявляемого технического решения, является создание способа, позволяющего повысить точность настройки спектрометрической аппаратуры за счет дополнительной настройки ее спектрометрического усилителя с использованием входного импульса напряжения, идентичного усредненному импульсу напряжения, полученному от реального детектора, и расширить функциональные возможности способа за счет обеспечения идентичной настройки спектрометрических трактов в другой аналогичной аппаратуре, что позволит при необходимости замены аппаратуры иметь в «горячем» резерве полностью настроенную дежурную аппаратуру. Способ также должен обеспечить защиту персонала, производящего настройку, от воздействия ионизирующего излучения ядерного реактора, за счет выполнения настройки в лабораторных условиях вдали от ядерного реактора.
Для решения вышеуказанной проблемы в известном способе настройки спектрометрической аппаратуры, включающем регистрацию с помощью аппаратуры импульсных сигналов детектора нейтронного потока ядерного реактора, контроль и цифровую обработку выходного аналогового сигнала спектрометрического усилителя аппаратуры, сохранение цифровой информации на внешнем носителе с последующим обратным преобразованием ее в аналоговую форму и повторную регистрацию полученного аналогового сигнала настройку производят следующим образом: для регистрации импульсных сигналов детектора нейтронного потока ядерного реактора указанный детектор подключают к входу спектрометрического усилителя калибровочной аппаратуры, обеспечивающей настройку спектрометрического тракта настраиваемой аппаратуры. С помощью цифрового осциллографа усредняют спектрометрические импульсы напряжения на выходе спектрометрического усилителя указанной аппаратуры. Далее оцифровывают усредненный импульс напряжения и сохраняют оцифрованную информацию на внешнем носителе. После оцифровки отключают детектор от входа калибровочной аппаратуры и подключают к этому входу через токоформирующие резисторы цифровой генератор импульсов произвольной формы. С помощью цифрового генератора записанную на внешнем носителе цифровую информацию преобразуют в аналоговую форму и формируют аналоговый импульсный сигнал на выходе спектрометрического усилителя калибровочной аппаратуры. Затем регулировкой амплитуды выходного импульса напряжения генератора настраивают амплитуду выходного импульса напряжения спектрометрического усилителя калибровочной аппаратуры, добиваясь полного совпадения по амплитуде с усредненным импульсом напряжения, и, сохраняя настройки генератора, подключают его выход через те же токоформирующие резисторы к входу настраиваемой аппаратуры. Далее настраивают спектрометрический усилитель настраиваемой аппаратуры по коэффициенту усиления и полосе пропускания, добиваясь полного совпадения по амплитуде и форме его выходного импульса напряжения с усредненным импульсом напряжения, и настраивают спектрометрический усилитель настраиваемой аппаратуры по согласованию входного сопротивления спектрометрического усилителя этой аппаратуры с волновым сопротивлением сигнального кабеля по критерию отсутствия отраженных импульсов.
Вышеуказанные признаки позволяют повысить точность настройки спектрометрической аппаратуры за счет дополнительной настройки ее спектрометрического усилителя с использованием входного импульса напряжения, идентичного усредненному импульсу напряжения, полученному от реального детектора, и расширить функциональные возможности способа за счет обеспечения идентичной настройки спектрометрических трактов в другой аналогичной аппаратуре, что, в свою очередь, позволяет при необходимости замены аппаратуры иметь в «горячем» резерве полностью настроенную дежурную аппаратуру. Кроме того, способ позволяет производить точную настройку спектрометрической аппаратуры в лабораторных условиях и исключить тем самым воздействие на персонал ионизирующего излучения ядерного реактора.
Особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры. На фигурах изображены:
фиг. 1 - осциллограмма усредненного импульса напряжения на выходе спектрометрического усилителя калибровочной аппаратуры, полученная с помощью цифрового осциллографа,
фиг. 2 - осциллограмма импульса напряжения на выходе спектрометрического усилителя настраиваемой аппаратуры до ее настройки, полученная с помощью цифрового осциллографа,
фиг. 3 - осциллограмма импульса напряжения на выходе спектрометрического усилителя настраиваемой аппаратуры после ее настройки, полученная с помощью цифрового осциллографа.
Настройка спектрометрического тракта аппаратуры производится следующим образом.
Для практической реализации способа могут быть использованы урановая камера деления КНМ с подвеской ПИК-24-1, реактиметр ПВР-7, изготавливаемый ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова», цифровой генератор AFG 3021 С, цифровой осциллограф TDS 2022 В. Урановую камеру деления, контролирующую нейтронный поток в ядерном реакторе, подключают к счетному каналу калибровочной аппаратуры (первый реактиметр ПВР-7), к входу ее спектрометрического усилителя. Цифровой осциллограф подключают к выходу этого спектрометрического усилителя и включают режим осреднения осциллографа по 128 импульсам. Полученный осредненный импульс напряжения, осциллограмма которого приведена на фиг. 1, сохраняют в цифровом виде в ПЗУ осциллографа с помощью встроенной программы осциллографа командой Ref. Подключают осциллограф к компьютеру и с помощью программы ArbExpress переносят данные в ПЗУ компьютера. Подключают компьютер к цифровому генератору и с помощью программы ArbExpress переносят данные в ПЗУ генератора. Далее через токоформирующие резисторы 100 кОм подключают выход генератора к входу спектрометрического усилителя первого реактиметра и с помощью встроенной программы генератора формируют на его выходе аналоговый импульс напряжения. Контролируют цифровым осциллографом напряжение на выходе спектрометрического усилителя первого реактиметра и регулируют амплитуду импульса напряжения на выходе генератора до совпадения амплитуды на выходе спектрометрического усилителя первого реактиметра с амплитудой осредненного импульса напряжения. Сохраняя полученные настройки генератора, подключают его выход через кабель с волновым сопротивлением 50 Ом к счетному каналу настраиваемой аппаратуры (второй реактиметр ПВР-7), к входу ее спектрометрического усилителя. Затем подключают осциллограф к выходу спектрометрического усилителя второго реактиметра и наблюдают его выходной импульс напряжения (пример такого импульса показан на фиг. 2). На фиг. 2 видно, что амплитуда импульса напряжения ниже амплитуды усредненного импульса, полученного ранее (фиг. 1) на выходе спектрометрического усилителя первого реактиметра. Настраивают коэффициент усиления спектрометрического усилителя второго реактиметра, добиваясь совпадения амплитуды импульса напряжения на его выходе с амплитудой усредненного импульса. Параллельно настраивают полосу пропускания этого усилителя до совпадения фронтов импульса напряжения на его выходе с фронтами усредненного импульса. На фиг. 2 помимо разницы с амплитудой напряжения усредненного импульса видно отражение импульса на его хвосте, что говорит о плохом согласовании входного сопротивления спектрометрического усилителя второго реактиметра с волновым сопротивлением кабеля. Настраивают входное сопротивление спектрометрического усилителя второго реактиметра, добиваясь отсутствия отражений на хвосте импульса напряжения и приводя его к форме импульса, показанного на фиг. 3. На этом настройка заканчивается.