Чувствительность ИК в импульсном и токовом режимах работы

Токовый режим работы ИК осуществляется при больших потоках излучений, например, при установке ИК вблизи работающего реактора.

В остановленном реакторе и в начальный период его пуска поток нейтронов может быть настолько мал, что удается зафиксировать лишь отдельные импульсы тока, обусловленные пролетом в газе ИК a-частиц или осколков деления из радиатора.

Ну и для обеспечения импульсного режима работы ИК схема включения должна быть изменена.

Для контроля мощности реакторов наиболее часто используются ИК, электроды которых имеют покрытия, содержащие бор или делящееся вещество. Такие ИК работают как в токовом, так и в импульсном режимах в зависимости от потока нейтронов и примененной измерительной схемы.

Большим достоинством импульсных детекторов нейтронов (ИК) является возможность выделить с их помощью нейтроны на большом фоне
g-излучения, что особенно важно при повторных пусках реакторов, работавших длительное время на больших уровнях мощности.

Выделение нейтронов на фоне g-излучения основано на больших значениях импульсов, обусловленных нейтронами, чем g-квантами.

Импульс от a-частицы, появившийся в результате реакции В¹⁰(n,a) Li⁷, может превышать импульс от электрона, образовавшегося в результате взаимодействия
g-кванта со стенкой детектора, в несколько десятков тысяч раз.

Чувствительность нейтронных ионизационных камер есть коэффициент пропорциональности между сигналом и плотностью потока нейтронов j.

Для импульсных камер сигналом является скорость счета

N =h_импj.

Здесь h_имп – чувствительность камеры в импульсном режиме, имп×см²/нейтр.

Для токовых камер сигнал определяется силой тока

I =h_токj,

где h_ток – чувствительность камеры в токовом режиме, А×см²×с/нейтр.

Следует учитывать, что слой делящегося вещества в КД в результате естественной a-радиоактивности излучает a-частицы с энергией около 4,5 МэВ.

Именно a-частицы ограничивают количество делящегося материала в КД, например, изотопа урана-235, обычно не превышает 1г. При этом излучается около 10⁵ a-частиц в секунду, что еще не приводит к появлению большого количества ложных импульсов.

При больших уровнях потока нейтронов импульсы следуют с такой большой частотой, что скорость их появления нельзя зарегистрировать с помощью самой современной быстродействующей импульсной техники.

В связи с этим на уровне мощности больше 10^-6 ¸ 10^-5 от номинального уровня обычно переходят на контроль с помощью токовых ИК, а импульсные детекторы извлекают из области больших потоков нейтронов для предотвращения «выгорания» нейтронно-чувствительного слоя.

Во-первых, находясь вне реактора, эти детекторы регистрируют нейтроны утечки, т.е. нейтроны, вылетающие из реактора. Количество нейтронов утечки при неизменной форме распределения пропорционально среднему потоку нейтронов в реакторе, а следовательно, мощности реактора.

Во-вторых, в местах установки детекторов вне реактора плотность потока нейтронов на 3-4 порядка ниже, чем в активной зоне, и обычно не превышает
10¹⁰¸10¹¹ н/(см²×с).

В-третьих, в месте установки детекторов контроля мощности нет существенных ограничений габаритных размеров, которые неизбежны при введении детекторов внутрь активной зоны. Кроме того, вне активной зоны могут быть созданы более благоприятные температурные и другие условия, необходимые для нормальной эксплуатации детекторов.