自给能中子探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自给能中子探测器。该自给能中子探测器包括：发射体、绝缘体、信号电缆芯线、收集体。收集体具有从一端向另一端渐缩的结构，并且发射体设于半径较大的一端。该自给能中子探测器通过反复热拉拔成型。该自给能中子探测器通过从第一端向相反端延伸并逐渐渐缩的拉伸结构，既减小了绝缘体的厚度，又保证了外壳的强度。该自给能中子探测器的制造方法通过同时热拉拔外壳、绝缘体和发射体使得绝缘体的压实度提高，同时绝缘体的厚度减小，这样既提高了中子探测器的强度又提高了中子探测器高温绝缘性能。

【技术实现步骤摘要】
自给能中子探测器
本技术涉及中子探测器领域，特别涉及一种自给能中子探测器。
技术介绍
自给能探测器是20世纪60年代开始发展起来的一种新型探测器。探测器中的发射体在中子的作用下发射β粒子或电子产生电流，而不需要外加电源的中子探测器。随着三代核电的推广，自给能探测器在堆芯测量系统被广泛应用，堆芯测量系统是核电站重要的仪控系统，为核电站的安全运行提供重要保障。堆芯仪表系统的主要功能为生成堆芯三维功率分布图，需要将中子探测器纵向、径向的均匀分布在堆芯的每个区域内，通过中子探测器给出的实时堆内中子通量数值进行计算分析。探测器将正比于中子注量率的电流信号输出至堆芯运行优化分析服务器，通过分析软件生成堆芯三维功率分布图。同时，中子探测器测量得到的堆芯中子注量率数据可以用来计算一回路冷却剂焓的变化、堆芯燃耗分布、堆芯冷却剂流量等参数，该系统的正常运行为核电站的安全提供了重要保障。自给能探测器1一般由发射体2、绝缘体3和收集体4三部分组成。发射体是一种导体材料，具有较高的中子活化截面。在中子照射下，发射体核俘获中子而活化，然后直接或间接放出电子。这些电子到达收集体，在微电流计5上形成正比于入射中子注量率的弱电流信号。钒自给能探测器工作原理图见图1。自给能探测器中子灵敏度较低，即使在反应堆满量程运行时，也只能产生微安量级的弱电流信号。并且，由于探测器工作在堆芯高温环境，所以要求探测器在室温和高温400℃时需要具有很高的绝缘电阻，确保弱电流信号的传输。由于通常将7支或更多支自给能探测器集成在不锈钢指套管中插入堆芯，进行堆芯轴向中子通量分布测量，所以自给能探测器外径通常设计为2-3mm，为精密元件。为保证探测器的较高灵敏度，根据核物理建模分析，可在设计中增大发射体外径和收集体壁厚。但在探测器外径一定的情况下，只能通过减小绝缘体的厚度来实现，所以绝缘体需要尽可能薄，又要保证探测器的高温绝缘性能和探测器的机械结构的稳定性，是探测器设计和制造的一个难点。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种既能保证较高灵敏度又能保证高温绝缘性能和机械结构的稳定性的自给能中子探测器。本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种自给能中子探测器，其包括：发射体、绝缘体、信号电缆芯线、收集体；所述收集体的第一端封闭，所述收集体的第二端用于与电缆连接，所述绝缘体设于所述收集体中，所述发射体设于所述绝缘体内并且通过所述绝缘体与所述收集体隔开，所述信号电缆芯线从所述收集体的第二端连接所述发射体，所述收集体为中空的筒形的外壳；其中，所述外壳从所述第一端到第二端依次包括相互连接的第一延伸段、第二延伸段、第三延伸段；所述第一延伸段和第三延伸段均为直筒形结构，所述第三延伸段的横截面积小于所述第一延伸段的横截面积；所述第二延伸段从所述第一延伸段开始朝向所述第三延伸段渐缩，所述发射体设于所述第一延伸段内，所述信号电缆芯线与所述发射体的连接点位于所述第二延伸段内部。优选地，所述绝缘层包括氧化铝，所述氧化铝的压实度为65％-75％。优选地，所述氧化铝的压实度为70％。优选地，所述端盖焊接于所述外壳的第一端。优选地，所述外壳由316不锈钢制成。优选地，所述绝缘体充满所述外壳内部并包覆所述发射体和所述信号电缆芯线。一种如上所述的自给能中子探测器的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：S1：提供一筒形的收集体、绝缘体和柱形的发射体；S2：将所述绝缘体放置于所述收集体中，将所述发射体放置于所述绝缘体中并使所述发射体被所述绝缘体包裹；S3：对所述收集体、绝缘体和发射体同时进行热拉拔；S4：对热拉拔后的工件进行退火处理。优选地，多次重复步骤S3和S4。优选地，所述退火处理的温度大于等于1024℃，时间大于等于3小时。优选地，所述制造方法还包括如下步骤：S5：将收集体的第一端密封。优选地，在步骤S5中，焊接密封所述收集体的第一端。优选地，在步骤S2中，将所述发射体放置于所述绝缘体中之前，提供一电缆的信号电缆芯线，并将所述信号电缆芯线连接于所述发射体。优选地，所述绝缘体的压实度为65％-75％。优选地，所述绝缘体的压实度为70％。本技术的积极进步效果在于：该自给能中子探测器通过从第一端向相反端延伸并逐渐渐缩的拉伸结构，既减小了绝缘体的厚度，又保证了外壳的强度。该自给能中子探测器的制造方法通过同时热拉拔外壳、绝缘体和发射体使得绝缘体的压实度提高，同时绝缘体的厚度减小，这样既提高了中子探测器的强度又提高了中子探测器的高温绝缘性能。附图说明图1为现有技术的自给能中子探测器的原理图。图2为根据本技术的一个实施例的自给能中子探测器的结构示意图。图3为根据本技术的一个实施例的自给能中子探测器的制造方法的流程示意图。图4为绝缘体的压实度为75％时，测得的堆芯孔道内的中子通量试验结果。图5为绝缘体的压实度为35％时，测得的堆芯孔道内的中子通量试验结果。附图标记说明：自给能中子探测器10第一端11第二端111发射体12绝缘体13信号电缆芯线14收集体15第一延伸段16第二延伸段17第三延伸段18具体实施方式下面结合附图，通过实施例的方式进一步说明本技术，但并不因此将本技术限制在下述的实施例范围之中。如图2所示，自给能中子探测器10包括：发射体12、绝缘体13、信号电缆芯线14、收集体15。收集体15的第一端11封闭，收集体15的第二端111用于与电缆连接，绝缘体13设于收集体15中，发射体12设于绝缘体13内并且通过绝缘体13与收集体15隔开，信号电缆芯线14从第二段111连接发射体12，收集体15为中空的筒形的外壳，优选地为圆筒形的外壳外壳从第一端到第二端依次包括相互连接的第一延伸段16、第二延伸段17、第三延伸段18。第一延伸段16和第三延伸段18均为直筒形结构，第三延伸段18的横截面积小于第一延伸段16的横截面积。直筒形结构如图2所示，其沿轴线直线延伸并且其横截面均为相同形状。第二延伸段17从第一延伸段16开始朝向第三延伸段18渐缩，发射体12设于第一延伸段16内，信号电缆芯线与发射体的连接点位于第二延伸段内部。外壳的第一端11通过焊接密封，具体地使用316L焊丝氩弧焊密封。外壳由316不锈钢制成。绝缘体13充满外壳内部并包覆发射体12和信号电缆芯线14。绝缘体13包括氧化铝。绝缘体13一般选用高纯度氧化铝，其压实度的范围为65％-75％，优选为70％。使用激光切割、超声波铠装电缆除粉机、高精度电子天平、50倍放大影像仪对自给能中子探测器10的绝缘体13的压实度进行测量。测量时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自给能中子探测器，其特征在于，其包括：发射体、绝缘体、信号电缆芯线、收集体；/n所述收集体的第一端封闭，所述收集体的第二端用于与电缆连接，所述绝缘体设于所述收集体中，所述发射体设于所述绝缘体内并且通过所述绝缘体与所述收集体隔开，所述信号电缆芯线从所述收集体的第二端连接所述发射体，所述收集体为中空的筒形的外壳；/n其中，所述外壳从所述第一端到所述第二端依次包括相互连接的第一延伸段、第二延伸段、第三延伸段；/n所述第一延伸段和第三延伸段均为直筒形结构，所述第三延伸段的横截面积小于所述第一延伸段的横截面积；/n所述第二延伸段从所述第一延伸段开始朝向所述第三延伸段渐缩，所述发射体设于所述第一延伸段内部，所述信号电缆芯线与所述发射体的连接点位于所述第二延伸段内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种自给能中子探测器，其特征在于，其包括：发射体、绝缘体、信号电缆芯线、收集体；
所述收集体的第一端封闭，所述收集体的第二端用于与电缆连接，所述绝缘体设于所述收集体中，所述发射体设于所述绝缘体内并且通过所述绝缘体与所述收集体隔开，所述信号电缆芯线从所述收集体的第二端连接所述发射体，所述收集体为中空的筒形的外壳；
其中，所述外壳从所述第一端到所述第二端依次包括相互连接的第一延伸段、第二延伸段、第三延伸段；
所述第一延伸段和第三延伸段均为直筒形结构，所述第三延伸段的横截面积小于所述第一延伸段的横截面积；
所述第二延伸段从所述第一延伸段开始朝向所述第三延伸段渐缩，所述发射体设于所述第一延伸段内部，所述信号电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡铸萱，李树成，汤仲鸣，
申请(专利权)人：国核自仪系统工程有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31