[发明专利]堆外高灵敏度中子探测器及布局系统

说明书

本发明公开了堆外高灵敏度中子探测器及布局系统，包括中子感应芯体(2)，中子感应芯体(2)内设置有至少2个灵敏段，灵敏段依次从上至下沿中子感应芯体(2)的纵向长度方向依次排列布置。本发明将1个整体灵敏段分割为多个独立的灵敏段，这些独立的灵敏段各自独立输出感应电信号，同时设置对应的处理电路，将这些感应信号叠加在一起，其灵敏度等同于整个高度方向长度的灵敏段的效果。因此，本发明设置了多个独立的灵敏段，但要求这些灵敏段在高度方向上从上至下依次排列，以满足对堆芯高度方向的全覆盖的，从而从叠加角度实现高灵敏度的目的。

技术领域

本发明涉及核反应堆外中子探测器领域，具体堆外高灵敏度中子探测器及布局系统。

背景技术

目前国内外核电厂(俄罗斯的VVER堆型除外)在首次装料及达临界过程中，都会在堆芯引入一次中子源，提高堆芯中子注量率水平，以便通过相应的仪表对整个堆芯装料及达临界过程的堆芯状态进行监测，确保反应堆的安全性。

一次中子源存在进口受限，运输、存储困难，价格昂贵等缺点。取消一次中子源将成为核电技术发展的趋势，将很大程度上提高核电技术的先进性、经济性、安全性。

这样，在将来的核反应堆启动时，无需引入中子源，由于没有中子源的引入，导致外泄中子量极大的减少，而现有的堆外中子探测器一般适用于有中子源引入的使用场景，由于该场景下，中子量较大，可以很好的测量中子量，但随着无需引入中子源的条件发生，现有的堆外中子探测器的灵敏度已然不适应这种低中子量的使用场景。

因此，为了适配无中子源启动核反应堆的这种场景，需要更高灵敏度的中子探测器用于布置在堆外，才能对中子实现有效的探测。

发明内容

本发明目的提供堆外高灵敏度中子探测器及布局系统，从结构角度实现高灵敏度的堆外中子探测器。

本发明通过下述技术方案实现：

堆外高灵敏度中子探测器，

包括中子感应芯体，中子感应芯体内设置有至少2个灵敏段，灵敏段依次从上至下沿中子感应芯体的纵向长度方向依次排列布置。

在本发明中，堆外高灵敏度中子探测器用于监测核电厂反应堆堆芯新燃料组件自发裂变产生的中子，由于取消中子源引入，因此，本发明所设计的中子探测器是用于探测自发裂变产生的中子，这种释放出的本底中子量小，因此对于现有的堆外检测的中子探测器并不适用该应用场景。在现有提高中子探测灵敏度的技术中，多数是提供材料改进的技术手段来实现探测灵敏度提升。但经过研究发现，目前的材料还难以满足这种特殊的需求。为此，从理论角度来看，还可以采用提高灵敏段体积的做法来实现，因此，由于探测器需要布设在堆外，对堆芯的整个高度区域进行检测，我们理论上可以制造灵敏段高度达到3米，利用长度方向的增加，提高整体空腔尺寸才能有足够的氦气体积形成的灵敏段(灵敏段的设计原理是：内部填充氦气，中子对氦气反应后释放电子，电子汇聚成感应电流或电压，从而根据电流或电压确定中子量)才能达到灵敏度的要求；然而这种超高度的灵敏段从制造工艺角度无法实现，同时这种结构在转配和拆卸时也是非常复杂的。因此这种大尺寸的灵敏段仅理论支持、难以实际应用。

本发明经过分析和研究后发现，本发明将1个整体灵敏段分割为多个独立的灵敏段，这些独立的灵敏段各自独立输出感应电信号，同时设置对应的处理电路，将这些感应信号叠加在一起，其灵敏度等同于整个高度方向长度的灵敏段的效果。因此，本发明设置了多个独立的灵敏段，但要求这些灵敏段在高度方向上从上至下依次排列，以满足对堆芯高度方向的全覆盖的，从而从叠加角度实现高灵敏度的目的。

进一步的技术方案为：还包括电信号处理部，电信号处理部包括加法电路，加法电路引入每个灵敏段的电信号进行加法处理后，将加法处理后的结果视为中子探测器的实测数值。