一种中子管反应堆次临界度测量系统及方法技术方案

本发明专利技术属于反应堆次临界度测量技术领域，具体涉及一种中子管反应堆次临界度测量系统及方法。系统包括产生中子的中子管，用于控制中子管的中子管控制箱，用于向中子管控制箱发送控制中子管的设置参数的第二工控机；对称设置在反应堆上的第一中子探测器和第二中子探测器，用于采集第一中子探测器所发出的第二分析信号和第二中子探测器所发出的第三分析信号的采集卡，用于对分析信号进行频谱分析的第一工控机；采集卡还与中子管控制箱相连，用于向中子管输出调制信号，同时将调制信号作为第一分析信号反馈给第一工控机参与频谱分析；调制信号用于控制中子管随机产生中子。该系统实现了利用中子管来替代锎源电离室驱动反应堆进行噪声法测量。

【技术实现步骤摘要】
一种中子管反应堆次临界度测量系统及方法
本专利技术属于反应堆次临界度测量
，具体涉及一种中子管反应堆次临界度测量系统及方法。
技术介绍
对于次临界的反应堆，一个很重要的问题是次临界度的测量。在次临界度的测量中有多重方法可以对次临界度进行测量，而利用噪声分析方法测量次临界度是其中的一类测量方法。其中锎源(252Cf)驱动的频谱噪声分析技术，由美国橡树岭国家实验室在上世纪的七十年代提出。我国在锎源(252Cf)驱动的频谱噪声分析测量方法的研究当中，中国原子能科学研究源与北京核仪器厂一起研制过锎源裂变电离室，利用研制的锎源裂变电离室在多个临界装置上进行了实验研究，取得了一定的成果。而国内其他的单位对锎源(252Cf)驱动的频谱噪声分析测量方法研究相对较少。下面将介绍一下测量原理，原理示意图如图1所示，一个含有自发裂变同位素252Cf的电离室(探测器1)，两个是一对型号大小一致的探测器(2和3)。在固有源和锎源自发裂变释放的中子的激励下，反应堆内发生链式裂变反应。252Cf电离室一方面为反应堆提供中子源，另一方面为探测器噪声分析提供相关的信号。反应堆的噪声表现为堆内中子数的涨落，涨落的大小取决于引起裂变的源中子数、每次裂变释放的中子数以及裂变链的长短。探测器(2和3)探测裂变链释放的中子。噪声信号经核电子仪器处理后变为电信号，即可做频谱分析求得反应堆的次临界度。但是使用锎源驱动的频谱噪声分析技术测量次临界度也有其不足：首先锎源作为同位素中子源，自身有一定的放射性，因此锎源裂变电离室在存储以及移动的过程中需要对其进行辐射屏蔽，同时在制作时也不方便；同时锎源自身有衰减的半衰期，因此在一段后中子源的强度不断降低，而产生的中子强度不可调；锎源价格也是十分的昂贵。这些缺点的存在都限制的该方法的使用和推广。而中子管作为加速器中子源的一种，中子管存放和移动的过程中没有放射性存在，不需要辐射防护，同时在进行工作的时候可以对中子源的强度进行调节，不存在如锎源裂变电离室一样的问题即锎源的强度一段时间后有明显的衰减，而目前的中子管一般不能直接对发射出去的中子数目进行测量统计。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了寻找一种利用中子管来替代能锎源驱动的频谱噪声分析技术测量次临界度的方法，既利用中子管作为中子源来替代锎源裂变电离室，通过频谱分析得到反应堆的次临界度。在锎源驱动的频谱噪声分析技术中锎源裂变电离室，能随机产生中子去驱动反应堆使得反应堆中的中子数产生相应的涨落变化，同时能统计中子源入射到反应堆中的中子数目作为一路分析信号参与频谱分析。因此需要解决的问题是：1)如何测量知道中子管产生的中子数目2)如何让中子管产生随机的中子数目。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是一种中子管反应堆次临界度测量系统，其中包括产生中子的中子管，用于控制所述中子管的中子管控制箱，用于向所述中子管控制箱发送控制所述中子管的设置参数的第二工控机；还包括对称设置在反应堆上的第一中子探测器和第二中子探测器，用于采集所述第一中子探测器所发出的第二分析信号和所述第二中子探测器所发出的第三分析信号的采集卡，与所述采集卡相连、用于对所述分析信号进行频谱分析的第一工控机；所述采集卡还与所述中子管控制箱相连，用于向所述中子管输出调制信号，同时将所述调制信号作为第一分析信号反馈给所述第一工控机参与频谱分析；所述调制信号用于控制所述中子管随机产生中子。进一步，所述第一中子探测器通过第一物理启动装置与所述采集卡相连，所述第二中子探测器通过第二物理启动装置与所述采集卡相连，所述采集卡通过所述第一物理启动装置采集所述第二分析信号，所述采集卡通过所述第二物理启动装置采集所述第三分析信号。进一步，所述第一中子探测器和所述第二中子探测器的型号大小一致。进一步，所述第一工控机还用于与所述采集卡的数据交换以及设置所述采集卡的参数，所述第一工控机还用于控制所述采集卡输出用于所述中子管的调制信号。进一步，所述中子管采用直流和外部脉冲模式控制中子的产生。进一步，所述调制信号是由所述采集卡输出的、随机的高低电平信号。为达到以上目的，本专利技术还公开了一种采用以上所述的中子管反应堆次临界度测量系统的中子管反应堆次临界度测量方法，包括以下步骤：步骤S1，使所述中子管随机产生中子，在固有源自发裂变释放的中子和所述中子管中D-T反应产生中子源的激励下，使所述反应堆内发生链式裂变反应；步骤S2，通过所述第一中子探测器探测所述链式裂变反应中裂变链释放的中子，得到所述第二分析信号；通过所述第二中子探测器探测所述链式裂变反应中裂变链释放的中子，得到所述第三分析信号；使用所述采集卡采集所述第一分析信号和所述第二分析信号和所述第三分析信号；步骤S3，所述第一分析信号和所述第二分析信号和所述第三分析信号经所述第一工控机进行频谱分析求得所述反应堆的次临界度。进一步，所述中子管产生的中子是在所述调制信号的控制下随机产生。进一步，所述中子管产生的中子的数目采用所述调制信号的个数进行表征。本专利技术的有益效果在于：1.可以使得利用中子管来替代锎源电离室驱动反应堆进行噪声法测量，避免了使用锎源电离室的不方便，以及价格昂贵不便于制备的问题，同时增加了中子管在噪声法测量反应性方面的方法应用。2.能够使中子管随机产生中子。3.能够测量中子管产生的中子数目。附图说明图1是本专利技术
技术介绍
部分所述的锎源驱动的频谱噪声分析测量方法的原理示意图；图2是本专利技术具体实施方式中所述的中子管反应堆次临界度测量系统的示意图；图3是本专利技术具体实施方式中所述的中子管反应堆次临界度测量方法(即中子管驱动反应堆的频谱分析技术)的原理示意图，在图中Gf表示固有裂变中子源，Gi表示其他类型的外中子源，Fn表示中子管中子源，在测量方法中一般只有Gf源和Fn源；图4是在没有核燃料的临界装置(反应堆)上，对三路分析信号的采集的结果示意图，该图显示本专利技术所提供的中子管反应堆次临界度测量系统已经让中子管10产生了随机的中子脉冲束流，同时使用采集卡6采集了三路中子计数信号(分析信号)，从而解决了我们想要处理的问题，达到了我们的目的。图中：1-反应堆，2-第一中子探测器，3-第二中子探测器，4-第一物理启动装置，5-第二物理启动装置，6-采集卡，7-第一工控机，8-第二工控机，9-中子管控制箱，10-中子管。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。如图2所示，本专利技术提供的一种中子管反应堆次临界度测量系统，其中，包括产生中子的中子管10，用于控制中子管10的中子管控制箱9，用于向中子管控制箱9发送控制中子管10的设置参数的第二工控机8；还包括对称设置在反应堆1上的第一中子探测器2和第二中子探测器3，用于采集第一中子探测器2所发出的第二分析信号和第二中子探测器3所发出的第三分析信号的采集卡6，与采集卡6相连、用于对分析信号进行频谱分析的第一工控机7；采集卡6还与中子管控制箱9相连，用于向中子管10输出调制信号，同时将调制信号作为第一分析信号反馈给第一工控机7参与频谱分析；调制信号用于控制中子管10随机产生中子。第一中子探测器2通过第一物理启动装置4与采集卡6相连，第二中子探测器3通过第二物理启动装置5与采集卡6相连，采集卡6通过第一物理启动装置4采集第二分析信号，采集卡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中子管反应堆次临界度测量系统，其特征是：包括产生中子的中子管(10)，用于控制所述中子管(10)的中子管控制箱(9)，用于向所述中子管控制箱(9)发送控制所述中子管(10)的设置参数的第二工控机(8)；还包括对称设置在反应堆(1)上的第一中子探测器(2)和第二中子探测器(3)，用于采集所述第一中子探测器(2)所发出的第二分析信号和所述第二中子探测器(3)所发出的第三分析信号的采集卡(6)，与所述采集卡(6)相连、用于对所述分析信号进行频谱分析的第一工控机(7)；所述采集卡(6)还与所述中子管控制箱(9)相连，用于向所述中子管(10)输出调制信号，同时将所述调制信号作为第一分析信号反馈给所述第一工控机(7)参与频谱分析；所述调制信号用于控制所述中子管(10)随机产生中子。

【技术特征摘要】
1.一种中子管反应堆次临界度测量系统，其特征是：包括产生中子的中子管(10)，用于控制所述中子管(10)的中子管控制箱(9)，用于向所述中子管控制箱(9)发送控制所述中子管(10)的设置参数的第二工控机(8)；还包括对称设置在反应堆(1)上的第一中子探测器(2)和第二中子探测器(3)，用于采集所述第一中子探测器(2)所发出的第二分析信号和所述第二中子探测器(3)所发出的第三分析信号的采集卡(6)，与所述采集卡(6)相连、用于对所述分析信号进行频谱分析的第一工控机(7)；所述采集卡(6)还与所述中子管控制箱(9)相连，用于向所述中子管(10)输出调制信号，同时将所述调制信号作为第一分析信号反馈给所述第一工控机(7)参与频谱分析；所述调制信号用于控制所述中子管(10)随机产生中子。2.如权利要求1所述的中子管反应堆次临界度测量系统，其特征是：所述第一中子探测器(2)通过第一物理启动装置(4)与所述采集卡(6)相连，所述第二中子探测器(3)通过第二物理启动装置(5)与所述采集卡(6)相连，所述采集卡(6)通过所述第一物理启动装置(4)采集所述第二分析信号，所述采集卡(6)通过所述第二物理启动装置(5)采集所述第三分析信号。3.如权利要求1所述的中子管反应堆次临界度测量系统，其特征是：所述第一中子探测器(2)和所述第二中子探测器(3)的型号大小一致。4.如权利要求1所述的反应堆次临界度的测量装置，其特征是：所述第一工控机(7)还用于与所述采集卡(6)的数据交换以...

【专利技术属性】
技术研发人员：章秩烽，张巍，朱庆福，罗皇达，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11