基于初始辐射中子活化原理的中子通量测量方法研究

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1、基于初始辐射中子活化原理的中子通量测量方法研宄张靖东上海交通大学自动化系深圳中广核工程设计有限公摘要：三代核电技术的应用，使堆芯中子通量测量方法与设备产生了极大的变化。本文阐述了基于初始辐射中子活化原理的中子通量探测方法，克服了以往无法对堆芯中子通量进行持续性测量的弊端，使整个压力容器结构更加完整，安全系数更高。对屮子通量的持续探测也使相关限制功能成为可能，提高了核电厂的运行经济性与合理性。关键词：中了;探测;测量方法;作者简介：张靖东（1983-）,男，内蒙古包头人，本科，高级工程师，研究方向：核电厂堆芯测量。收稿曰期:2017-10-19Researc

2、hofNeutronFluxMeasurementMethodBasedonthePrincipleofPrimaryEmissionNeutronActivationZhangJingdongShanghaiJiaoTongUniversityDepartmentofAutomation;Abstract：ApplicationoftheEPRnuclearpowertechnology,theincoreneutronfluxmeasurementmethodanddevicehaschangedgreatly.Thisarticleexpoundst

3、heneutronfluxmeasurementmethodbasedontheprincipleofprimaryemissionneutronactivation.Itsolvesthepastproblemthatcontinuousmeasurementofin-coreneutronflux,thepressurevesselstructureismorecomplete,highersafetyfactor.ContinuousdetectionoftheneutronfluxmakestheLCOfunctionpossible,improv

4、estheeconomyandrationalityofnuclearpowerplant.Keyword：neutronflux;detection;measurementmethod;Received：2017-10-190引言本文主要对EPR堆型中使用的堆芯中子通量测量仪表SPND的原理以及布置方法进行详细分析，并与CPR1000堆型的屮子通量测量方法进行对比研宄，结合SPND探测器本身的特点，指出初始辐射中子活化探测方式应用的优势以及合理性O1堆内中子通量测量的作用堆芯屮子通量测量要求必须具有高安全性，高可靠性以及高可操作性。对于反应堆保护，有三道

5、屏障，它们分别为燃料包壳、一回路压力边界和安全壳。在这三道屏障中，前两道屏障直接与功率水平的探测以及功率分布图的绘制和关。当出现比较畸形的功率分布图，或者较高水平的反应性时很容易导致燃料伍壳或者燃料组件的烧毁(三层防御中的第一层防御被破坏)，同时过高的功率水平容易导致二回路侧无法正常的导出堆芯产生的热量，从而破坏第二层屏障。因此，对堆芯中子通量进行测量是十分必要的。2EPR堆型堆内中子通量测量系统介绍堆内中子通量测量系统主要包括两个子系统SPND和AMSoSPND:固定的、长期的、快速地进行探测。AMS(AeroballMeasurementSystem)

6、:精确的、非连续的探测，对SPND提供参考值，供其进行校验。3初始辐射中子活化探测器原理自给能探测器乂称为初始福射中子活化(Primaryemissionneutronactivation,PENA)探测器，但是自给能中子探测器ill(Self-poweredneutrondetector,,,SPND)是这一种类探测器最常用的术语。它是一种由探测器中称为发射体的部件在中子作用下发射3粒子或电子产生电流，而不需要外加电源的中子探测器，该探测器主要用于反应堆堆芯中子通量的测量。探测器由发射体，绝缘体和收集体3个部分组成，发射体是一种导体材料，具有较高的屮子活

7、化截面U1。在EPR项目屮，发射体采用Co59，采用Co59主要是考虑到了响应时间与发射体燃耗的问题，如果燃耗过高，就大大地降低了SPXD的使用寿命，而如果发射体半衰期过长，则会导致中子通量响应时间太慢,无法实时反映堆芯中子通量的变化情况，这样与SPND相关的堆芯控制与保护功能就无法实现。Co59在屮子的辐照下，俘获屮子而活化，然后直接或间接放出电子。这些电子到达收集体，于是在微电流计上形成正比于入射中子通量的电流信号。因为Co59电流直接被测量，不需耍对探测器外加偏压，所以称其为“自给能”中子探测器如图1所示。外売绝缘体发射体0,4mm21cm图1自给能

8、探测器结构图Fig.1Self-containeddetector