[发明专利]一种自给能探测器群及其布置优化方法

说明书

一种自给能探测器群及其布置优化方法，本发明提出了一种改进的探测器群结构，并对探测器群的布置方法进行优化，提出了一种具有更高中子灵敏度和中子通量测量精度的自给能探测器群。该探测器群中使用的自给能探测器为具备多层结构的新型自给能探测器，通过多层设计降低自给能探测器发射体自屏蔽效应影响，从而达到增加探测器灵敏度的效果。该自给能探测器群基于粒子群优化算法对自给能探测器群的轴向布置方式进行了优化，通过减少群内各探测器之间的干扰提高探测器群的测量精度。该自给能探测器群具有使用多层自给能探测器，测量精度高，探测器灵敏度高，方法通用性强，操作简单，适用范围广，可贴合堆内不同位置中子注量率轴向分布的特点。

技术领域

本发明涉及核反应堆中子探测领域，是一种自给能探测器群及其布置优化方法。

背景技术

核反应堆的中子注量率分布直接影响反应堆芯功率分布，是堆芯运行状态的重要反映和确定堆芯运行限值和安全裕量的重要参数。准确测量堆芯内中子注量率分布可以提高堆芯运行的安全性、有效减少操作规程的保守裕量以提高核电站的经济效益。

当前，自给能探测器广泛应用于AP1000、华龙一号等三代核电的堆内中子注量率监测，其无需外接电源的特点和简单紧凑的结构使其方便置入堆芯仪表管，耐高温高压和抗辐照的特性使其能特别适合反应堆环境下的堆内监测。由于自给能探测器采用核活化法，发射体材料与中子发生反应后可放出β或γ射线并形成可被探测的直流电流，故自给能探测器还具有无需偏压、能在线稳定测量堆内中子注量率的优点。

自给能探测器的主要技术指标为灵敏度、响应时间和燃耗寿命。灵敏度反映探测器在单位热中子注量下产生电流信号的能力，响应时间反映探测器从与中子反应到产生稳定电流的时间，燃耗寿命反映探测器在持续受定能量中子照射下所能承受的估计值，超过燃耗寿命后探测器的偏差会超过允许范围。

目前在第三代核反应堆中采用的主流探测器群为铑或钒自给能探测器，主流群布置方法为轴向等长布置或环形阵列不等长布置。其主要面临信号响应电流小、中子注量率测量信号受堆芯γ射线影响以及探测器之间互相干扰的问题，目前对如何有效提高中子灵敏度以提高响应电流、如何减少γ响应信号影响、如何降低群内探测器之间干扰和如何减少发射体耗材的研究仍需要进一步研究。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，提高堆芯内中子注量率测量的准确性，本发明提供了一种自给能探测器群及其布置优化方法，使用了高灵敏度的多层自给能探测器，并基于粒子群优化算法给出了探测器群布置优化方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实施：

一种自给能探测器群，该自给能探测器群由7根多层结构设计的自给能探测器构成，每根探测器的灵敏部分顶端距离电缆套管底端的距离与每根探测器灵敏部分的长度各不相同，其中灵敏部分顶端距离电缆套管底端的距离以下简称高度，每根探测器灵敏部分的长度以下简称长度；

所述探测器群中每根探测器的高度及长度均为单位探测器长度的整数倍，单位探测器长度为堆芯内待测区总高度与待测点数量的比值；

所述探测器群中探测器按1-7编号的顺序以环形阵列布置，1号位于环形圆心处，2-7号顺序位于环形阵列上均匀分布；

所述探测器群中各探测器的高度与长度优化结果如下：