022]為了說明的目的，圖3示出了簡化的核反應(yīng)堆初級(jí)系統(tǒng)，其包括具有封頭68的大致圓柱形反應(yīng)堆壓力容器52，封頭68封閉核堆芯54。諸如水的液態(tài)反應(yīng)堆冷卻劑被栗56栗入反應(yīng)堆容器52中，通過堆芯54(在該處熱能量被吸收)，并且被排出到通常被稱為蒸汽發(fā)生器的熱交換器58，在熱交換器58中，熱量被傳遞到諸如蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)之類的應(yīng)用電路(未示出)。然后反應(yīng)堆冷卻劑返回到栗56，從而完成初級(jí)回路。通常，多個(gè)上述回路通過反應(yīng)堆冷卻劑管道60連接到單個(gè)反應(yīng)堆壓力容器52。雖然未示出，但是至少一個(gè)這樣的回路包括用于維持系統(tǒng)中的壓力的加壓器。
[0023]如前所述，可移動(dòng)堆芯內(nèi)探測器62被沸水堆和壓水堆式反應(yīng)堆二者用來執(zhí)行堆芯功率分布的周期性詳細(xì)測量。探測器62在正常功率運(yùn)行期間根據(jù)預(yù)定的、間歇的、定時(shí)的程序插入到反應(yīng)堆堆芯54中。一旦插入，該探測器沿固定的預(yù)定路徑自動(dòng)驅(qū)動(dòng)通過堆芯區(qū)域。探測器的輸出被記錄為堆芯位置的函數(shù)，以提供反應(yīng)堆功率分布的圖形表示。探測器的輸出通過密封臺(tái)64饋送到負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)定時(shí)程序的控制和監(jiān)測系統(tǒng)66。所使用的可移動(dòng)探測器62主要對(duì)中子或者伽馬輻射之一敏感。每種類型的探測器都有未達(dá)最佳標(biāo)準(zhǔn)的性能特性，這顯著增加了探測器系統(tǒng)的操作成本。以下所要求保護(hù)的伽馬輻射探測設(shè)備利用裂變室式的探測器和電離室式的探測器的優(yōu)點(diǎn)的組合，從而提供能夠測量壓水堆和沸水堆式的反應(yīng)堆二者中的相對(duì)堆芯功率分布的探測器，這允許顯著地減小擁有和運(yùn)行堆芯功率分布測量系統(tǒng)的成本。
[0024]圖4A和4B提供了以下要求保護(hù)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。圖2A和圖2B與圖4A和圖4B之間的根本區(qū)別在于在設(shè)備的電離容積中包括附加的結(jié)構(gòu)72，該附加結(jié)構(gòu)72由諸如天然錳、鎢或鎘之類的金屬制成，其用于產(chǎn)生正比于局部中子數(shù)的高能量的瞬發(fā)中子俘獲伽馬輻射。這個(gè)附加的瞬發(fā)中子俘獲伽馬輻射通過光電和康普頓散射機(jī)制與伽馬輻射體元件周圍的諸如鉑或金之類的高Z材料相互作用，以產(chǎn)生高能電子，該高能電子也增強(qiáng)探測器70的氣體填充48中的電離。該附加的電離的大大增強(qiáng)來自探測器70的電離電流輸出46。這一方法用于在不使用特殊的核材料的情況下，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電離室36設(shè)計(jì)增強(qiáng)從設(shè)備輸出的信號(hào)水平?！癦”分?jǐn)?shù)在統(tǒng)計(jì)上表明項(xiàng)目從它的標(biāo)準(zhǔn)分布均值偏離多遠(yuǎn)以及在什么方向上偏離。以其分布標(biāo)準(zhǔn)差的Z分?jǐn)?shù)為單位的表示有時(shí)被稱為“標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)”。當(dāng)從具有不同的均值和/或不同的標(biāo)準(zhǔn)差的分布中試圖比較項(xiàng)目的相對(duì)排名時(shí)，Z分?jǐn)?shù)變換尤其有用。
[0025]加入若干個(gè)在中心電極44和外部電極38之間圍繞中心電極44隔開的電子輻射體72(諸如在圖4B中所示的四個(gè))，用來在不使用特殊的核材料的情況下相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電離室設(shè)計(jì)36增強(qiáng)從設(shè)備70輸出的信號(hào)水平。使用相對(duì)便宜的諸如錳、鎢或鎘之類的瞬發(fā)伽馬輻射體允許探測器的敏感部分容易地包含在非常魯棒的物理包中。因?yàn)閷?duì)局部中子數(shù)的瞬發(fā)靈敏度相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電離室36被提高，因此信號(hào)和真實(shí)局部堆芯功率水平之間的關(guān)系的不確定性減小。由于局部功率分布的激勵(lì)而使得輸出信號(hào)增大減少或消除了對(duì)非常敏感和昂貴的信號(hào)測量電子產(chǎn)品的需要。對(duì)該設(shè)備的中心堆芯的優(yōu)化設(shè)計(jì)將允許使用現(xiàn)有的可移動(dòng)探測器信號(hào)測量電子產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)該探測器設(shè)計(jì)的成本將被最小化。該設(shè)備還可以用作其他電離室應(yīng)用中(諸如在反應(yīng)堆的功率水平的監(jiān)測應(yīng)用中)的靜止探測器，其中增強(qiáng)的中子靈敏度是一個(gè)好處。
[0026]雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是鑒于本公開內(nèi)容的整體教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改和替代。因此，對(duì)于將要被給予所附權(quán)利要求及其任何和所有等同物的全部寬度的本發(fā)明的范圍，所公開的具體實(shí)施例僅是說明性的，而不是限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有增強(qiáng)的裂變伽馬輻射響應(yīng)的電離室輻射探測器(70)，包括: 外部管狀電極(38)，具有上端部和下端部； 電絕緣的下端帽(40)，閉合外部管狀電極(38)的下端部； 電絕緣的上端帽(42 )，閉合外部管狀電極(38)的上端部； 中心電極(44)，大體上從下端帽(40)向上延伸并通過上端帽(42);以及電子輻射體(72)，產(chǎn)生大體上正比于局部中子數(shù)的瞬發(fā)中子俘獲伽馬輻射，該電子輻射體(72)設(shè)置在外部管狀電極(38)和中心電極(44)之間。2.如權(quán)利要求1所述的電離室輻射探測器(70)，其中，電子輻射體(72)被構(gòu)造為包括具有高Z值的材料，瞬發(fā)中子俘獲伽馬輻射通過光電和康普頓散射機(jī)制與所述具有高Z值的材料相互作用。3.如權(quán)利要求1所述的電離室輻射探測器(70)，其中，電子輻射體(72)被構(gòu)造為包括選自包含鉑、金、錳、鎢和鎘的一組金屬的一種或多種材料。4.如權(quán)利要求1所述的電離室輻射探測器(70)，其中，電子輻射體(72)被構(gòu)造為主要包括含猛、媽和錦的一組金屬。5.如權(quán)利要求4所述的電離室輻射探測器(70)，其中，電子輻射體(72)至少部分地涂覆有鉑或金中的任一個(gè)或者二者。6.如權(quán)利要求1所述的電離室輻射探測器(70)，包括圍繞中心電極(44)隔開的多個(gè)電子福射體(72)。7.如權(quán)利要求6所述的電離室輻射探測器(70)，其中，電子輻射體(72)大體上在下端帽(40)和上端帽(42)之間延伸。8.如權(quán)利要求1所述的電離室輻射探測器(70)，其中，電子輻射體(72)大體上在下端帽(40)和上端帽(42)之間延伸。9.一種具有多個(gè)堆芯內(nèi)探測器(62)的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，所述多個(gè)堆芯內(nèi)探測器(62)監(jiān)測核反應(yīng)堆(52)的堆芯(54)內(nèi)的不同軸向和徑向位置處的功率，堆芯內(nèi)探測器包括電離室(70)，電離室(70)包括: 外部管狀電極(38)，具有上端部和下端部； 電絕緣的下端帽(40)，閉合外部管狀電極(38)的下端部； 電絕緣的上端帽(42 )，閉合外部管狀電極(38)的上端部； 中心電極(44)，大體上從下端帽(40)向上延伸并通過上端帽(42);以及電子輻射體(72)，產(chǎn)生大體上正比于局部中子數(shù)的瞬發(fā)中子俘獲伽馬輻射，該電子輻射體(72)設(shè)置在外部管狀電極(38)和中心電極(44)之間。10.如權(quán)利要求9所述的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，其中，電離室(70)是在堆芯內(nèi)不同的徑向位置處大體上橫穿堆芯(54)的軸向長度的可移動(dòng)堆芯內(nèi)探測器。11.如權(quán)利要求9所述的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，其中，電子輻射體(72)被構(gòu)造為包括具有高Z值的材料，瞬發(fā)中子俘獲伽馬輻射通過光電和康普頓散射機(jī)制與所述具有高Z值的材料相互作用。12.如權(quán)利要求9所述的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，其中，電子輻射體(72)被構(gòu)造為包括選自包含鉑、金、錳、鎢和鎘的一組金屬的一種或多種材料。13.如權(quán)利要求9所述的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，其中，電子輻射體(72)被構(gòu)造為主要包括含錳、鎢和鎘的一組金屬。14.如權(quán)利要求13所述的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，其中，電子輻射體(72)至少部分地涂覆有鉑或金中的任一個(gè)或者二者。15.如權(quán)利要求9所述的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，包括圍繞中心電極(44)隔開的多個(gè)電子福射體(72)。16.如權(quán)利要求15所述的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，其中，電子輻射體(72)大體上在下端帽(40)和上端帽(42)之間延伸。17.如權(quán)利要求9所述的核反應(yīng)堆功率分布監(jiān)測系統(tǒng)(66)，其中，電子輻射體(72)大體上在下端帽(40)和上端帽(42)之間延伸。
【專利摘要】一種用于探測探測器周圍的中子數(shù)的堆芯內(nèi)核探測器。探測器是具有圓柱外部電極的電離室，圓柱外部電極與中心電極絕緣并被封蓋從而包含氬氣。產(chǎn)生大體上正比于局部中子數(shù)的瞬發(fā)中子俘獲伽馬輻射的電子輻射體被設(shè)置在外部管狀電極和中心電極之間。
【IPC分類】G21C17/06
【公開號(hào)】CN105493197
【申請?zhí)枴緾N201480046605
【發(fā)明人】M·D·海貝爾
【申請人】西屋電氣有限責(zé)任公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年8月14日
【公告號(hào)】EP3036745A1, US20150055742, WO2015026619A1