ADS次临界中子噪声测量电流放大器设计

摘要

核噪声分析法测量次临界反应堆动态参数的方法研究是国家“973”项目“加速器驱动洁净核能系统”(ADS)子项目的研究内容之一。在ADS系统中，反应堆处于次临界状态。因而对反应堆的次临界度进行实时监测显得尤为重要，反应堆次临界度的动态变化参数包括反应性ρ、缓发中子份额β、中子寿命l等。核噪声分析法测量反应堆动态参数或对反应堆进行安全监测，能克服其它测量方法本身带来的缺陷。如过度依赖于探测效率、反应性扰动的引入、测量响应时间过长等。无疑在反应堆安全运行或ADS系统中，对核噪声分析法测量动态参数的方法研究有着深远的理论意义和应用价值。 反应堆噪声分析法从电离室输出的噪声电流通常为10-10A量级甚至更小。这种微电流信号用普通的电流表是无法测量的，必须把微电流信号加以放大，然后再用电流表或电压表进行测量，这种对微电流进行放大的电路称为微电流放大器。此放大器对设计电路有极高的要求，包括要求有较快的响应速度以便于反应堆的安全控制、要求有很低的外部噪声以避免对微电流信号的干扰、要求放大器有极高的输入阻抗以便于对小至pA量级的微电流进行放大以便于后级测量等等。 本文讨论了基于反应堆中子噪声分析技术的ADS实验装置中子涨落特性的分析，对用于电离室中子微弱噪声信号测量电流放大器进行了设计、仿真调试，并对成型放大器进行了调试实际性能测试。从调试的结果来看，所设计的放大器能对反应堆内电离室中子统计涨落所产生的噪声信号(A=10-11-10-12A，f=10Hz)进行获取，并使电流-电压通频带转换放大，达到了设计要求，为中子噪声分析技术在ADS实验装置上的运用奠定了良好的基础。 本文共分为十章，第一章为引言，主要介绍国内外对ADS系统的研究的现状及发展方向，介绍了本课题的选题意义、研究内容、特色及研究成果。第二章主要讲述了有关反应堆动态测量理论基础，着重对堆中子数统计分析方法进行了介绍。第三章微电流放大器的基本原理。第四章和第五章对微电流放大器的基本构造和原理以及各因素的计算做了介绍，为本设计的电路方案设计提供了理论依据。第六章和第七章是对所设计的电路进行调试和仿真，为设计的电路可行性进行了测量，达到了设计的要求。第八章是电路的屏蔽设计部分。第九章是本论文设计电路实际测试，第十章是本论文的总结部分。