Датчики контроля энерговыделения

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 11Следующая ⇒

Для измерения распределения энерговыделения по объему активной зоны в системе ВРК используются детекторы прямой зарядки (ДПЗ) с эмиттером из родия (рисунок 2.11). По сравнению с другими типами нейтронно-чувствительных детекторов ДПЗ обладают следующими преимуществами:

1. Малые габариты позволяют разместить в реакторе большое количество детекторов, необходимое для получения детальной картины распределения энерговыделения по объему активной зоны;

2. ДПЗ не требуют внешнего источника питания, имеют достаточно высокую надежность, срок службы не менее одной кампании реактора, их чувствительность мало изменяется в процессе эксплуатации, и эти изменения можно скорректировать расчетным путем;

3. ДПЗ просты по конструкции, технологичны при изготовлении, имеют хорошую воспроизводимость параметров (разброс чувствительности не более ± 1%) и невысокую стоимость.

Наряду с этим ДПЗ присущи и некоторые недостатки:

-небольшой выходной сигнал (в реакторах ВВЭР на номинальной мощности их выходной ток составляет единицы микроампер);

- сравнительно большая постоянная времени (порядка 1 мин);

-зависимость чувствительности ДПЗ от различных параметров, характеризующих состояние активной зоны (выгорание, обогащение ближайших ТВЭЛ, концентрация борной кислоты, температуры теплоносителя и т.д.), и от выгорания эмиттера ДПЗ.

Конструкция ДПЗ состоит из эмиттера и коллектора, между которыми находится изолятор. При облучении нейтронами эмиттер излучает электроны, которые через изолятор попадают на коллектор и образуют во внешней цепи электрический ток. По кабелю выходной сигнал ДПЗ выводится за пределы корпуса реактора.

Рисунок 2.11 – Структурная схема ДПЗ

В применяемых на реакторах ВВЭР детекторах типа ДПЗ-1М эмиттер представляет собой родиевую проволочку диаметром 0, 5 и длиной 200 мм. Изолятор изготовлен из кварцевой трубки, коллектор — из нержавеющей трубки диаметром 1, 3 мм. В качестве линии связи используется двухжильный кабель типа КТМС с изоляцией из окиси магния.

Существует составляющая сигнала ДПЗ обусловленная током, образующимся в линии связи при воздействии на нее внутриреакторных излучений. Этот так называемый фоновый компонент пропорционален длине линии связи, находящейся в активной зоне. Для ДПЗ-1М ее доля может доходить до 10% общего выходного сигнала. Чтобы скомпенсировать ее влияние, в кабеле связи ДПЗ-1М предусмотрена вторая (фоновая) жила, вырабатывающая фоновый ток, который в измерительной аппаратуре должен быть вычтен из тока основной жилы.

Выходной сигнал ДПЗ пропорционален плотности нейтронного потока в месте его расположения, который в свою очередь связан с энерговыделением в ближайших ТВЭЛ.

Восстановление поля энерговыделения по сигналам ДПЗ осуществляется на основе коэффициентов пропорциональности, зависящих от многих факторов, в том числе от обогащения топлива и его выгорания, концентрации борной кислоты, температуры теплоносителя и т.д. Значения этих коэффициентов находят расчетным путем. При нахождении коэффициентов учитывают также и выгорание материала эмиттера ДПЗ.

Результирующая погрешность определения линейного энерговыделения с помощью родиевого ДПЗ складывается из следующих основных составляющих: погрешности определения коэффициента перехода от сигнала эмиттера к энерговыделению (~4%); не идентичности чувствительности ДПЗ (±1%); погрешности учета фонового тока линии связи (до 2%); погрешности учета термотоков (1%); погрешности измерения сигналов ДПЗ (1%). Поскольку вырабатываемый электрический сигнал ДПЗ — источник тока, то входное сопротивление измерительного прибора желательно выбирать возможно меньшим по следующим соображениям: поскольку выходное сопротивление ДПЗ зависит от напряжения на нем, желательно, чтобы это напряжение было минимально, так как экспериментально установлено, что в процессе эксплуатации ДПЗ-1М его сопротивление изоляции падает; погрешность измерения будет тем меньше, чем меньше сопротивление нагрузки ДПЗ.

При эксплуатации ДПЗ необходимо следить за тем, чтобы его цепь была либо подсоединена к измерительному прибору, либо замкнута накоротко. В противном случае ток ДПЗ может зарядить линию связи до большого напряжения, в результате чего может наступить пробой в ДПЗ или линии связи.

В активной зоне ДПЗ, расположенные на одной вертикали, конструктивно объединяются в нейтронно-измерительный канал (КНИ). КНИ серийных реакторов ВВЭР-1000 состоит из защитной арматуры, детекторной части и миниатюрного разъема типа PC-19.

Арматура предназначена для защиты ДПЗ от механических воздействий и контакта с теплоносителем первого контура и обеспечивает герметизацию первого контура.

В состав детекторной части входят семь детекторов ДПЗ-1М, равномерно размещенных по высоте активной зоны с шагом 437, 5 мм, защитный экран, узел уплотнения и семь линий связи, для которых использован кабель КТМС. Каждая линия связи кроме сигнального проводника содержит фоновый проводник.

Защитный экран предназначен для уменьшения фонового тока, возникающего в линии связи под воздействием b-излучения эмиттеров ДПЗ. С этой целью все семь детекторов располагают по одну сторону экрана, а их линии связи — по другую сторону.

Узел уплотнения расположен в верхней части КНИ и предназначен для обеспечения герметичности первого контура при появлении течи в защитной арматуре.

Разъем типа PC-19 обеспечивает подсоединение КНИ к линиям связи с целью передачи сигналов ДПЗ к аппаратуре СВРК.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 789 10 11 Следующая ⇒