本發(fā)明屬于微粒子輻射測量領(lǐng)域，特別涉及一種大型池式鈉冷快堆中子探測方法。

背景技術(shù)：

中子注量率監(jiān)測系統(tǒng)是反應堆必不可少的監(jiān)測系統(tǒng)，關(guān)系著反應堆啟動、功率運行、停堆、試驗和裝料過程能否順利進行。根據(jù)我國相關(guān)核安全法規(guī)及行業(yè)標準的規(guī)定，反應堆裝置必須設置中子注量率監(jiān)測裝置。

俄羅斯的大型鈉冷快堆中子探測方法采用反應堆容器內(nèi)、外設置中子探測器，為使容器外探測器能接收到更多的中子信號而在容器內(nèi)設置空腔以增加中子向容器外泄漏。但這種方法受反應堆容器的尺寸影響較大，對于更大尺寸的反應堆來說，堆容器外設置的中子探測器很難接收到有效的中子信號。且堆容器外設置的中子探測器對反應堆首次裝料及停堆換料過程中的中子監(jiān)測無法滿足要求。

雖然我國尚未建成有大型鈉冷快堆，但高功率大尺寸的池式鈉冷快堆的堆容器外中子探測的問題是亟待解決的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)測量大型池式鈉冷快堆中子探測能力達不到標準、堆容器外設置的中子探測器對反應堆首次裝料及停堆換料過程中的中子監(jiān)測無法滿足要求且大型池式鈉冷快堆堆芯尺寸較大，即使在堆容器內(nèi)設置探測器也會因探測器位置距離堆芯較遠而難以滿足監(jiān)測要求的不足，提供了一種大型池式鈉冷快堆中子探測方法。該方法解決了大型池式鈉冷快堆中子探測困難的問題，實現(xiàn)了堆容器外中子監(jiān)測范圍覆蓋全功率量程，且在首次裝料啟動及換料過程中能起到全過程監(jiān)測作用。

(二)技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

(1)在堆容器側(cè)面、換料機方向的中子探測器腔室內(nèi)設置第一中子探測器，同時在此方向換料機下方的堆容器內(nèi)設置擠鈉腔，形成中子引出通道；

(2)在靠近中子引出通道方向偏心布置中子源；

(3)在換料機側(cè)面位置設置堆內(nèi)第二中子探測器，結(jié)合使用第一中子探測器和第二中子探測器實現(xiàn)大型池式鈉冷快堆的中子探測。

進一步，所述步驟(1)中對中子探測器腔室周圍包裹慢化劑。

進一步，所述步驟(3)的換料機側(cè)面設置堆內(nèi)第二中子探測器為在換料機通道兩側(cè)分別設置探測器進行中子監(jiān)測。

進一步，所述中子引出通道方向上堆芯的貧鈾組件替換為不銹鋼組件。

進一步，所述步驟(1)將第一中子探測器所在腔室與堆芯設置成同一水平面上。

進一步，所述步驟(1)中子探測器腔室周圍采用氫化鋯進行包裹。

進一步，所述步驟(1)中子探測器腔室周圍采用石墨進行包裹。

進一步，所述步驟(2)中將第二中子探測器固定于堆頂固定防護平臺上，將第二中子探測器探頭與堆芯中平面設置為等高度。

進一步，所述中子源周圍設置有慢化劑。

進一步，所述步驟(3)第二中子探測器僅設置一個。

(三)有益效果

本方法可解決大型池式鈉冷快堆中子探測困難的問題，使得堆容器外中子監(jiān)測范圍覆蓋全功率量程，且在首次裝料啟動及換料過程中能起到全過程監(jiān)測作用。其中，(1)在堆容器側(cè)面換料機方向的堆坑處設置探測器，同時在此方向換料機下方的堆容器內(nèi)設置鈉空腔形成中子引出通道，因為此方向的堆內(nèi)屏蔽薄弱，中子易于泄漏至此處，排空中子泄漏方向上的鈉則大大增加了中子向堆外泄漏的量；將中子引出通道方向上堆芯的貧鈾組件替換為不銹鋼組件能使堆外探測器處的等效熱中子注量率提高2-3倍。(2)在中子探測器所在腔室周圍設置石墨或氫化鋯材料的慢化劑，用以將堆芯泄漏的快中子慢化而在探測器所在位置形成熱中子峰，即提高腔室內(nèi)熱中子注量率，提高中子探測器的響應；使用石墨做慢化劑能使探測器處熱中子注量率提高2倍，使用氫化鋯做慢化劑熱中子注量率提高4倍；(3)偏心布置中子源，使得堆芯中子易于泄漏至探測器處，提高中子探測器探測效率。

附圖說明

圖1擠鈉腔示意圖

圖2堆容器外中子探測器腔室及周圍包裹層示意圖

圖3堆容器內(nèi)設置中子探測器示意圖

1.堆芯2.堆頂固定防護平臺3.換料機4.擠鈉腔5.中子探測器腔室6.慢化劑7.第二中子探測器8.中子源

具體實施方式

下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步闡述。

在堆容器側(cè)面、換料機3方向的中子探測器腔室5內(nèi)設置第一中子探測器，同時在此方向換料機3下方的堆容器內(nèi)設置擠鈉腔4，形成中子引出通道；布置方式如圖1、圖2所示；中子引出通道方向上堆芯1的貧鈾組件替換為不銹鋼組件。第一中子探測器所在腔室與堆芯1設置成同一水平面上。中子探測器腔室5周圍采用氫化鋯或石墨進行包裹。在靠近中子引出通道方向偏心布置中子源8，如圖3所示；中子源8周圍設置有氫化鋯或石墨慢化劑。堆內(nèi)第二中子探測器7分別設置在換料機通道兩側(cè)，固定于堆頂固定防護平臺2上，第二中子探測器7探頭與堆芯1中平面設置為等高度。第二中子探測器7可設置一個也可設置兩個。結(jié)合使用第一中子探測器和第二中子探測器7實現(xiàn)大型池式鈉冷快堆的中子探測。本實施例中的中子探測器均能在高溫環(huán)境下工作。

通過本發(fā)明進行大型鈉冷快堆中子探測結(jié)果表明：對探測器腔室結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使堆芯快中子在探測器處形成熱中子峰，而提高探測器效率。另外使用石墨做慢化劑比不使用慢化劑能使探測器處熱中子注量率提高2倍，使用氫化鋯做慢化劑效果比使用石墨做慢化劑效果提高2倍。將中子引出通道方向上堆芯的貧鈾組件替換為不銹鋼組件能使堆外探測器處的等效熱中子注量率提高2-3倍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大型池式鈉冷快堆中子探測方法，即在堆容器側(cè)面、換料機方向的中子探測器腔室內(nèi)設置第一中子探測器，同時在此方向換料機下方的堆容器內(nèi)設置擠鈉腔，形成中子引出通道；在靠近中子引出通道方向偏心布置中子源；在換料機側(cè)面位置設置堆內(nèi)第二中子探測器，結(jié)合使用第一中子探測器和第二中子探測器實現(xiàn)大型池式鈉冷快堆的中子探測。本發(fā)明實現(xiàn)了堆容器外中子監(jiān)測范圍覆蓋全功率量程，且在首次裝料啟動及換料過程中能起到全過程監(jiān)測作用。

技術(shù)研發(fā)人員：張強;楊勇;陳曉亮;劉兆陽;王事喜;吳明宇;王鳳龍
受保護的技術(shù)使用者：中國原子能科學研究院
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.10
技術(shù)公布日：2017.09.15