專利名稱:一種用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及核反應(yīng)堆堆中子輻射檢測領(lǐng)域，特別涉及一種用于核反應(yīng)堆物理啟動試驗的寬量程的堆芯中子注量率自動測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新建反應(yīng)堆或反應(yīng)堆換料后首次啟動必須要進行物理啟動試驗。核反應(yīng)堆物理啟動實驗需要連續(xù)監(jiān)測反應(yīng)堆的中子注量變化，這是反應(yīng)堆物理試驗最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，根據(jù)中子注量的變化進而可以得到反應(yīng)堆的各種參數(shù)數(shù)據(jù)。
現(xiàn)有的反應(yīng)堆物理啟動監(jiān)測裝置，多由物理試驗人員手動定標(biāo)器記錄中子計數(shù)，然后用計算器進行平均計算，使用倒數(shù)尺在半對數(shù)坐標(biāo)紙上進行手動外推計算，整個試驗 過程繁瑣復(fù)雜，效率低且容易出錯。因此，急需開發(fā)ー種利用計算機完成自動化測量的設(shè)備。
反應(yīng)堆物理啟動的堆芯中子注量自動測量裝置文獻報道較少。例如，中國實用新型專利CN2394296Y中公開了ー種核反應(yīng)堆數(shù)字化物理啟動用監(jiān)測裝置，該專利提出了一種專用的數(shù)字化物理啟動用監(jiān)測裝置，該裝置利用分布式計算機控制系統(tǒng)軟硬件資源進行中子注量率監(jiān)測，并可在人機界面上直讀數(shù)據(jù)以及顯示外推數(shù)據(jù)表盒外推曲線，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、使用方便等地特點。
中國實用新型專利CN201122441Y中公開了ー種智能化反應(yīng)堆物理啟動系統(tǒng)，該系統(tǒng)由計算機、主機箱和兩路探頭組成，可實時顯示中子計數(shù)率，外推臨街，簡化試驗人員工作，加快物理啟動速度，而且具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于攜帶和運輸?shù)奶攸c。
但是兩種專利公開的裝置中子注量率測量量程較窄，影響實際應(yīng)用范圍，如CN2394296Y的專利公開的監(jiān)測裝置的中子注量率監(jiān)測范圍僅為0 5 X 102nV，影響實際使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種寬量程、體積小的用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)，包括探頭、電子學(xué)単元、計算機，電子學(xué)単元主要由數(shù)據(jù)處理単元和通用高壓電源組成，所述的數(shù)據(jù)處理単元由脈沖計數(shù)電路、電流測量電路組成。
所述的脈沖計數(shù)電路為兩路相同的脈沖計數(shù)電路，電流測量電路為兩路補償電流測量電路。
所述探頭分為與脈沖計數(shù)電路的輸入端相連的脈沖中子計數(shù)管、與電流測量電路的輸入端相連的補償電離室。
所述的脈沖計數(shù)電路主要由依次電路相連的甄別器、計數(shù)器、混合信號微處理器所組成。
所述的電流測量電路主要由依次電路相連的放大器、混合信號微處理器所組成。
所述的兩路測量電路中的放大器分別為自動微電流放大器和高精度對數(shù)放大器。
所述的電子學(xué)単元的信號通過接ロ電路輸送至計算機進行數(shù)據(jù)處理和顯示。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是
該系統(tǒng)由于在電子學(xué)単元中不僅設(shè)計了脈沖計數(shù)電路，而且還設(shè)計了電流測量電路，當(dāng)中子注量率水平較高時電流測量電路能夠自動實現(xiàn)其測量，彌補了脈沖計數(shù)電路無法實現(xiàn)高中子注量率測量的缺陷，拓展了中子注量率量程，實現(xiàn)了量程自動切換，保證了測量數(shù)據(jù)連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此，本實用新型既可以實現(xiàn)低水平中子注量率的測量，又能實現(xiàn)高中子注量率的監(jiān)測，中子注量率的監(jiān)測范圍更為寬泛，測量范圍能夠達到0 1013nv。


圖I中子注量自動測量系統(tǒng)設(shè)備配置圖
圖2電子學(xué)單元總體結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進ー步詳細(xì)描述
圖I是中國先進研究堆(CARR)研制的專用設(shè)備。該設(shè)備由探頭、電子學(xué)単元和計算機組成。電子學(xué)単元主要由數(shù)據(jù)處理単元和通用高壓電源組成。探測頭為2組，每組由脈沖中子計數(shù)管和補償電離室組成，其中脈沖中子計數(shù)管可以采用BF3中子計數(shù)管或3He中子計數(shù)管，本實施例中的脈沖中子計數(shù)管采用的是3He中子計數(shù)管，補償電離室采用Bltl補償電離室。
電子學(xué)単元2臺，每臺電子學(xué)単元可以接入2個3He中子計數(shù)管和2個Bki補償電離室，每臺電子學(xué)単元有2路輸出，可以分別連接到2臺計算機。在進行反應(yīng)堆物理實驗吋，為保證安全要求滿足單一故障準(zhǔn)則，因此每種探頭選用3只，電子學(xué)単元和計算機各用兩套。
為了監(jiān)測反應(yīng)堆內(nèi)中子通量的變化，在反應(yīng)堆內(nèi)布置4個(實際用3個，I個備用)3He中子計數(shù)管和4個(實際用3個，I個備用)B10補償電離室，組成2套獨立的物理啟動計算機系統(tǒng)，如圖I所示。
脈沖中子計數(shù)管采用3He中子計數(shù)管時，采用型號ZJ1212的計數(shù)管，具體性能參數(shù)如下充氣壓力4atm，靈敏度20cpS/nv，分辨率15%，坪長150V，最高工作溫度80°C，典型工作電壓1300V。
補償電離室采用Bici補償電離室時，采用型號DJ126的補償電離室，具體性能參數(shù)如下最大外徑70mm,最大長度897mm,靈敏長度700mm,推薦工作電壓500V。Bici補償電離室的靈敏度為4. 0E-14A/nv，可以檢測2. 5X 104nv 2. 5X1010nv中子通量水平。
每個電子學(xué)單元機箱內(nèi)安裝了 2個2000V、2個500V和2個-500V四組高壓電源，2路甄別器，I路高精度對數(shù)放大器(InA-ImA)，I路自動微電流放大器(lpA-1 y A)，2路計數(shù)器、混合信號微處理器和RS232接ロ電路依次連接組成。電子學(xué)單元總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。[0027]甄別器、計數(shù)器、混合信號微處理器依次連接構(gòu)成了脈沖計數(shù)電路，放大器、混合信號微處理器連接構(gòu)成了電流測量電路。本實施例中脈沖計數(shù)電路為兩路相同的脈沖計數(shù)電路，電流測量電路為兩路補償電流測量電路，保證了監(jiān)測的可靠性。其中脈沖計數(shù)電路和電流測量電路構(gòu)成了測量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理単元，脈沖計數(shù)電路和電流測量電路共用ー個混合信號微處理器。
在低量程段(0. lnv-1. OX 105nv)，中子注量率數(shù)據(jù)由3He中子計數(shù)管測量，測量信號經(jīng)甄別器甄別后由計數(shù)器轉(zhuǎn)換為脈沖計數(shù)，經(jīng)混合信號微處理器處理后通過RS232 ロ發(fā)送到計算機進行數(shù)據(jù)處理和顯示；當(dāng)中子注量率水平高于2. 5X 104nv時，轉(zhuǎn)入高量程段測量，通過在Visual C++平臺上開發(fā)的可在WINDOWS環(huán)境下運行的“CARR物理啟動實驗應(yīng)用軟件”自動關(guān)閉脈沖中子計數(shù)管高壓，由Bltl補償電離室進行中子注量測量，得到的兩路電流信號分別經(jīng)自動微電流放大器和高精度對數(shù)放大器放大后送入ADC模塊采樣，經(jīng)混合信號微處理器處理后由RS232 ロ送到計算機進行數(shù)據(jù)處理和顯示。其中I路自動微電流放大器通過自動切換到不同的反饋電阻上實現(xiàn)量程的自動切換，而高精度對數(shù)放大器則可在6個數(shù)量級內(nèi)(InA ImA)保持良好的線性，通過高分辨率快速ADC的采樣，可以快速準(zhǔn)確的測量堆內(nèi)中子注量。
另外，在電子學(xué)單元中的自動微電流放大器前端可用微型裂變室替代補償電離室，可以更加直觀準(zhǔn)確的測量得到中子注量率，可用于反應(yīng)堆功率的初歩刻度。
計算機通過“ CARR物理啟動實驗應(yīng)用軟件”也發(fā)出指令控制電子學(xué)単元工作，例如調(diào)節(jié)和開關(guān)高壓、設(shè)置脈沖甄別閾值等。
如圖2所示的電子學(xué)単元的總體結(jié)構(gòu)示意圖，該電子學(xué)単元工作流程如下
I.脈沖信號流量流程
在低量程段，脈沖中子計數(shù)管測量得到的脈沖信號送到電子學(xué)単元，由甄別器對信號進行甄別和濾波后(甄別閥值可由軟件設(shè)置)，由計數(shù)器記錄中子脈沖數(shù)，脈沖信號經(jīng)混合信號微處理器處理后通過RS232 ロ發(fā)送到計算機顯示和處理。
2.電流信號測量流程
在高量程段，補償電離室測量得到的電離電流送到電子學(xué)單元，分別由自動微電流放大器和高精度對數(shù)放大器放大后，送入混合信號微處理器的ADC模塊采樣，將電流和電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，通過RS232 ロ發(fā)送到計算機顯示和處理。
3.脈沖信號與電流信號的自動切換以及電流信號的自動換擋
計算機可對電子學(xué)單元發(fā)布命令，通過“CARR物理啟動實驗應(yīng)用軟件”控制電子學(xué)單元高壓輸出和甄別閾值。當(dāng)中子脈沖計數(shù)高于設(shè)定值時，計算機發(fā)出命令關(guān)閉電子學(xué)單元上的脈沖計數(shù)的高壓，自動切換到電流測量模式。進行電流測量吋，電流放大器自動切換反饋電阻實現(xiàn)換擋。
權(quán)利要求
1.一種用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)，包括探頭、電子學(xué)単元、計算機，電子學(xué)単元主要由數(shù)據(jù)處理単元和通用高壓電源組成，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理單元由脈沖計數(shù)電路、電流測量電路組成，所述探頭分為與脈沖計數(shù)電路的輸入端相連的脈沖中子計數(shù)管、與電流測量電路的輸入端相連的補償電離室，所述的電子學(xué)単元的信號通過接ロ電路輸送至計算機進行數(shù)據(jù)處理和顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的脈沖計數(shù)電路為兩路相同的脈沖計數(shù)電路，電流測量電路為兩路補償電流測量電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的ー種用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的脈沖計數(shù)電路主要由依次電路相連的甄別器、計數(shù)器、混合信號微處理器所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的ー種用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的電流測量電路主要由依次電路相連的放大器、混合信號微處理器所組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的ー種用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的兩路測量電路中的放大器分別為自動微電流放大器和高精度對數(shù)放大器。
專利摘要
本實用新型公開了一種用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)，包括探頭、電子學(xué)單元、計算機，電子學(xué)單元主要由數(shù)據(jù)處理單元和通用高低壓電源組成，所述的數(shù)據(jù)處理單元由脈沖計數(shù)電路、電流測量電路組成。該實用新型提供了一種寬量程、體積小的用于反應(yīng)堆物理啟動的中子注量自動測量系統(tǒng)。
文檔編號G21C7/36GKCN202584750SQ201220051442
公開日2012年12月5日 申請日期2012年2月17日
發(fā)明者王理玉, 王嵩, 呂征, 肖詩剛, 鄭伍欽 申請人:中國原子能科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan