Внереакторные датчики

Краткая характеристика датчиков используемых в СКУЗ 1 блок.

Состав датчиков

В качестве датчиков первого и второго комплектов СКУЗ используются:

внутриреакторные датчики (ВРД):

90(92) датчика контроля радиального энергораспределения (ДКЭР) типа Дт.4.000;

36(36) датчика контроля высотного энергораспределения (ДКЭВ) типа Дтэ.14.000;

подвески боковых ионизационных камер (БИК) и камер деления:

· 4 подвески камер деления (КД) типа РБМ-К7.Сб.37А;

· 3 подвески камер деления типа РБМ-К9.Сб.42;

· 13 трехкамерных подвесок рабочих ионизационных камер (РИК) типа РБМ-К15.Сб.38;

· 4 подвески пусковых ионизационных камер (ПИК) типа РБМ-К9.Сб.39;

· 4 подвески широкодиапазонного канала (ШДК) контроля плотности нейтронного потока РБМ-К7.Сб.232 с камерами типа КНУ-3 (2 комплект СКУЗ).

Расположение датчиков в активной зоне реактора представлено в Приложение 2.

Назначение и функции датчиков

Внереакторные датчики

Подвеска камеры деления, РБМ-К7.Сб.37А, выполнена на базе ионизационной камеры КНТ-31 и предназначена для регистрации тепловых нейтронов на фоне гамма излучения.

Подвеска камеры деления обеспечивает контроль нейтронного потока до 10 ⁶ нейтр./см². По сигналам камер деления КНТ-31 обеспечивается контроль и регистрация нейтронного потока (в логарифмическом масштабе) в диапазоне от 5^.10^-13 до 10 ^-8 номинального значения мощности (N_ном.).

Подвеска камеры деления устанавливается в специальную гильзу канала СУЗ первого ряда отражателя. Подвеска камеры деления устанавливается в канал СУЗ перед пуском реактора и извлекается из канала после выхода индикаторов скорости счета каналов с камерами КНК-15-1 на показания 10^{2 1}/с.

Подвеска ПИК типа РБМ-К9.Сб.39 выполнена на базе ионизационной камеры типа КНК-17-1 и предназначена для регистрации медленных нейтронов на фоне гамма-излучения. Подвеска обеспечивает контроль плотности нейтронного потока с величиной до 1^. 10¹⁰ см^{-2 .}с^-1.

Подвеска устанавливается в канал бака водяной защиты реактора стационарно и извлекается по мере необходимости для замены.

По сигналам камер КНК 17-1 в каналах БИК обеспечивается контроль и регистрация нейтронных потоков в логарифмическом масштабе и периода нарастания мощности в диапазоне от (10 ^-7...10 ^-5) до 1, 3 N_ном.

Подвеска РИК, РБМ-К15.Сб.38 выполнена на базе трех камер КНК-53М и предназначена для контроля средней мощности нейтронного потока, определения характера изменения высотного энергораспределения в контролируемой зоне и регистрации всплесков нейтронного потока в местах расположения камер. Подвеска устанавливается в канал бака водяной защиты реактора стационарно и извлекается по мере необходимости для замены.

По усредненному сигналу камер КНК-53М обеспечивается регистрация нейтронного потока в линейном масштабе в диапазоне от (10 ^-7...10 ^-5) до 1, 3N_ном.

Подвеска КД с камерой КНК-15-1 предназначена для контроля состояния реактора в пусковых режимах.

Подвеска устанавливаются в канал бака водяной защиты реактора стационарно и извлекаются по мере необходимости для замены.

Подвеска ШДК типа РБМ-К7.Сб.231 предназначена для работы с микропроцессорным комплектом (второй комплект) КСКУЗ в системе управления и защиты для контроля плотности нейтронного потока во всем диапазоне его изменения от 10^-10 до 1, 3 номинальной мощности. Подвеска устанавливается в канал бака водяной защиты стационарно и извлекается по мере необходимости для замены.

Конструкция подвески ШДК в соответствии со схемой электрических соединений включает следующие комплектующие изделия и составные части:

· одну камеру КНУ-3 по ОТ3.399.628 ТУ (ИК-1);

· две борные сборки камеры КНУ-3 по ОТ3.399.631 (ИК-2, ИК-3);

· электростатический экран, соединенный с корпусами всех розеток;

· электромагнитный экран;

· внутренние линии связи;

· корпус подвески.

Камеры подвески ИК-1, ИК-2, ИК-3 являются преобразователями нейтронного потока в электрический сигнал, это основные части подвески. Камеры заполнены смесью инертных газов. Основные части камеры: корпус, электродная система, радиатор (уран-235 90%-го обогащения, природный бор).

Ионизационная камера – газовый ионизационный детектор, в котором электрическое поле используется для собирания без газового усиления зарядов, возникающих в чувствительном объеме под действием ионизирующего излучения.

Камеры ИК-1, ИК-2, ИК-3 в составе подвески размещаются в измерительном канале, смонтированном в баке водяной защиты реактора.

Подвеска ионизационных камер – конструктивный узел, фиксирующий положение камер в реакторе, одновременно подвеска, защищенная от наводок электростатическим и электромагнитным экранами, служит линией связи электродов камер с кабелями, проложенными вне реактора к аппаратуре СУЗ РБМК.

Поток нейтронов и γ -квантов от активной зоны реактора проникает через корпус в чувствительный объем камеры, образованный электродной системой. Корпус служит для сохранения постоянного состава рабочей газовой смеси, которой наполнены камеры. При подаче рабочего напряжения на высоковольтные электроды возникает электрическое поле в зазоре между электродами, покрытыми урановым радиатором.

Под действием тепловых нейтронов происходит реакция деления ядер радиатора – урана и бора. Образующиеся осколки деления, выходя из покрытия в межэлектродный промежуток, вызывают ионизацию атомов газовой смеси.

Под действием электрического поля образовавшиеся заряды (ионы газов и электроны) дрейфуют к электродам и там нейтрализуются.

Образование и дрейф электрических зарядов в межэлектродном промежутке приводит к появлению импульсов электрического тока во внешних линиях связи подвески, которые регистрирует аппаратура КСКУЗ РБМК. Число импульсов пропорционально плотности потока тепловых нейтронов.

Камеры подвески регистрируют каждый акт деления ядер урана и бора в виде отдельного импульса тока (импульсный режим регистрации сигналов). Взаимодействие гамма-излучения с конструктивными материалами также приводит к ионизации газовой смеси и появлению импульсов тока, но их амплитуда значительно ниже амплитуды импульсов от нейтронов, и аппаратура СКУЗ настроена таким образом, чтобы их не регистрировать.

При работе камер подвески в импульсном режиме регистрация сигналов – скорость счета импульсов N – пропорциональна плотности нейтронного потока Ф и определяется по формуле:

N = η _имп·Ф,

где η _имп – импульсная чувствительность подвески к тепловым нейтронам, имп·нейтр^-1·см².

В отсутствие потока нейтронов и гамма-излучения в цепях подвески при подаче напряжения питания протекают токи:

ток, определяемый α -активностью радиатора камер,

ток, определяемый бета - и γ -активностью осколков деления.

Эти токи являются токовым ложным выходным сигналом (ЛВС).

При больших мощностях доз гамма-излучения (более 10⁵ Р/ч) возможен импульсный ЛВС как следствие регистрации совпадающих во времени импульсов тока от гамма-излучения.

В подвеске на все камеры ИК-1, ИК-2, ИК-3 и внутренние линии связи, выполненные из терморадиационностойкого кабеля 2РК50-2-72 и 3РК50-2-71, установлены:

· электростатический экран, соединенный с корпусами всех розеток, предназначенный для подавления электрических помех;

· электромагнитный экран, предназначенный для подавления электромагнитных помех.

Электростатический и электромагнитный экраны изолированы друг от друга и от корпуса подвески.

Внутренние линии связи от трех камер подвески (ИК-1, ИК-2, ИК-3) введены в головку подвески, где через розетки электрических соединителей, установленных в головке подвески, подсоединены к внешним линиям связи, идущим к электронной аппаратуре СКУЗ.

На нижнем торце головки подвески закреплена пробка биологической защиты от прострельного радиационного излучения.

В головке подвески установлена перемычка, при отсутствии которой предусмотрена возможность индивидуального, без суммирования, вывода сигналов каждой из трех камер подвески ИК-1, ИК-2, ИК-3 через соединители Вых.3, Вых.4, Вых.5.

Головка подвески защищена съемным колпаком, который необходимо снять после установки подвески в канал реактора.

Корпус подвески предназначен для размещения:

· камер в рабочей зоне;

· экранированной внутренней линии связи;

· биологической защиты.

Конструкция корпуса подвески выполнена герметичной и содержит в себе изолированные объемы, заполненные смесью особо чистых газов под давлением, обеспечивает стабильность сопротивления изоляции внутренней линии и выводов камер.