一种大型池式钠冷快堆中子探测方法

摘要

本发明公开了一种大型池式钠冷快堆中子探测方法，即在堆容器侧面、换料机方向的中子探测器腔室内设置第一中子探测器，同时在此方向换料机下方的堆容器内设置挤钠腔，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；在换料机侧面位置设置堆内第二中子探测器，结合使用第一中子探测器和第二中子探测器实现大型池式钠冷快堆的中子探测。本发明实现了堆容器外中子监测范围覆盖全功率量程，且在首次装料启动及换料过程中能起到全过程监测作用。

说明书

技术领域

本发明属于微粒子辐射测量领域，特别涉及一种大型池式钠冷快堆中子探测方法。

背景技术

中子注量率监测系统是反应堆必不可少的监测系统，关系着反应堆启动、功率运行、停堆、试验和装料过程能否顺利进行。根据我国相关核安全法规及行业标准的规定，反应堆装置必须设置中子注量率监测装置。

俄罗斯的大型钠冷快堆中子探测方法采用反应堆容器内、外设置中子探测器，为使容器外探测器能接收到更多的中子信号而在容器内设置空腔以增加中子向容器外泄漏。但这种方法受反应堆容器的尺寸影响较大，对于更大尺寸的反应堆来说，堆容器外设置的中子探测器很难接收到有效的中子信号。且堆容器外设置的中子探测器对反应堆首次装料及停堆换料过程中的中子监测无法满足要求。

虽然我国尚未建成有大型钠冷快堆，但高功率大尺寸的池式钠冷快堆的堆容器外中子探测的问题是亟待解决的。

发明内容

(一)发明目的

本发明克服了现有技术测量大型池式钠冷快堆中子探测能力达不到标准、堆容器外设置的中子探测器对反应堆首次装料及停堆换料过程中的中子监测无法满足要求且大型池式钠冷快堆堆芯尺寸较大，即使在堆容器内设置探测器也会因探测器位置距离堆芯较远而难以满足监测要求的不足，提供了一种大型池式钠冷快堆中子探测方法。该方法解决了大型池式钠冷快堆中子探测困难的问题，实现了堆容器外中子监测范围覆盖全功率量程，且在首次装料启动及换料过程中能起到全过程监测作用。

(二)技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：

(1)在堆容器侧面、换料机方向的中子探测器腔室内设置第一中子探测器，同时在此方向换料机下方的堆容器内设置挤钠腔，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)在换料机侧面位置设置堆内第二中子探测器，结合使用第一中子探测器和第二中子探测器实现大型池式钠冷快堆的中子探测。

进一步，所述步骤(1)中对中子探测器腔室周围包裹慢化剂。

进一步，所述步骤(3)的换料机侧面设置堆内第二中子探测器为在换料机通道两侧分别设置探测器进行中子监测。

进一步，所述中子引出通道方向上堆芯的贫铀组件替换为不锈钢组件。

进一步，所述步骤(1)将第一中子探测器所在腔室与堆芯设置成同一水平面上。

进一步，所述步骤(1)中子探测器腔室周围采用氢化锆进行包裹。

进一步，所述步骤(1)中子探测器腔室周围采用石墨进行包裹。

进一步，所述步骤(2)中将第二中子探测器固定于堆顶固定防护平台上，将第二中子探测器探头与堆芯中平面设置为等高度。

进一步，所述中子源周围设置有慢化剂。

进一步，所述步骤(3)第二中子探测器仅设置一个。

(三)有益效果

本方法可解决大型池式钠冷快堆中子探测困难的问题，使得堆容器外中子监测范围覆盖全功率量程，且在首次装料启动及换料过程中能起到全过程监测作用。其中，(1)在堆容器侧面换料机方向的堆坑处设置探测器，同时在此方向换料机下方的堆容器内设置钠空腔形成中子引出通道，因为此方向的堆内屏蔽薄弱，中子易于泄漏至此处，排空中子泄漏方向上的钠则大大增加了中子向堆外泄漏的量；将中子引出通道方向上堆芯的贫铀组件替换为不锈钢组件能使堆外探测器处的等效热中子注量率提高2-3倍。(2)在中子探测器所在腔室周围设置石墨或氢化锆材料的慢化剂，用以将堆芯泄漏的快中子慢化而在探测器所在位置形成热中子峰，即提高腔室内热中子注量率，提高中子探测器的响应；使用石墨做慢化剂能使探测器处热中子注量率提高2倍，使用氢化锆做慢化剂热中子注量率提高4倍；(3)偏心布置中子源，使得堆芯中子易于泄漏至探测器处，提高中子探测器探测效率。

附图说明

图1挤钠腔示意图

图2堆容器外中子探测器腔室及周围包裹层示意图

图3堆容器内设置中子探测器示意图

1.堆芯 2.堆顶固定防护平台 3.换料机 4.挤钠腔 5.中子探测器腔室 6.慢化剂 7.第二中子探测器 8.中子源

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。

在堆容器侧面、换料机3方向的中子探测器腔室5内设置第一中子探测器，同时在此方向换料机3下方的堆容器内设置挤钠腔4，形成中子引出通道；布置方式如图1、图2所示；中子引出通道方向上堆芯1的贫铀组件替换为不锈钢组件。第一中子探测器所在腔室与堆芯1设置成同一水平面上。中子探测器腔室5周围采用氢化锆或石墨进行包裹。在靠近中子引出通道方向偏心布置中子源8，如图3所示；中子源8周围设置有氢化锆或石墨慢化剂。堆内第二中子探测器7分别设置在换料机通道两侧，固定于堆顶固定防护平台2上，第二中子探测器7探头与堆芯1中平面设置为等高度。第二中子探测器7可设置一个也可设置两个。结合使用第一中子探测器和第二中子探测器7实现大型池式钠冷快堆的中子探测。本实施例中的中子探测器均能在高温环境下工作。

通过本发明进行大型钠冷快堆中子探测结果表明：对探测器腔室结构进行优化，使堆芯快中子在探测器处形成热中子峰，而提高探测器效率。另外使用石墨做慢化剂比不使用慢化剂能使探测器处热中子注量率提高2倍，使用氢化锆做慢化剂效果比使用石墨做慢化剂效果提高2倍。将中子引出通道方向上堆芯的贫铀组件替换为不锈钢组件能使堆外探测器处的等效热中子注量率提高2-3倍。