[发明专利]用于快速超热中子流的在线测量的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于在一能量区间[E_min，E_max]内在线测量快速超热中子流的装置。

背景技术

作为一非限制性范例，本发明特别有利地适用于在线测量反应堆堆芯中的快速超热中子流，约束条件如下：

-总体中子流量高(例如1E14n/cm²/s或者更多)；

-热中子在总体中子流中所占比率大；

-伽马辐射强；

-期望进行一(在线)实时测量来监测快速中子流随时间的变化；

-期望在堆芯中进行的测量，较常见地称之为“堆芯内”测量。

上述约束条件适用于材料测试反应堆内仪器，所述仪器通常更多地用术语MTR(“材料测试反应堆”)仪器来命名，或适用于动力反应堆堆芯的监管(通常更多地用术语“‘堆芯内’监管”来命名)。

当前使用以下两类探测器来测量快中子流：活化探测器及在线探测器。

活化探测器是剂量计，其材料适当地被选出以提供所关注能带中的中子注量。这是一种久经考验的方法(参见参考书目[1])，其缺点如下：

-所述剂量计必须从所述堆芯中移出以供分析(因此，这是一种在反应堆循环结束之后可用的事件后测量)；

-所获得的量为辐射持续时间内积累的流量，因此不可能获得随时间的变化。

不同于上述探测器，在线探测器允许在反应堆堆芯中进行在线测量。根据已知技术，在线探测器为位于一热中子吸收屏下面的铀裂变室。裂变室是用于反应堆中的中子监测的众所周知的通用中子探测器(“堆芯外”或“堆芯内”探测器)。被称为小型或超小型腔室的某些腔室的外部形状为直径4mm或者更小的一圆柱体，这意味着它们特别适合本专利申请所涵盖的领域的“堆芯内”仪器。1994年11月29日以“Commissariat àl’Energie Atomique(原子能委员会)”的名义提出申请且公开号为2 727 526的法国专利申请(参见参考书目[2])给出了此裂变室的详细说明。通过发生核裂变反应的场所内的一裂变沉淀物来探测中子。在极大多数的情况下，此沉淀物由铀U235组成，其非常适合于测量热中子或在没有热中子分量的情况下测量快中子。为了测量具有上述限制的快中子，一般会优先地指定使用其有效裂变截面有一阈值的铀U238。然而，一难点产生：在热中子俘获的影响下，铀U238嬗变成钚Pu239-所述热中子的一裂变同位素。为了克服此难点，Y.Kashchuk等人(参见参考书目[3])建议使用屏幕(B10、Cd、Gd等)，屏幕的作用为在热中子到达探测器之前吸收它们。然而，此解决办法的主要难点在于：其难以和“堆芯内”的使用兼容的障碍、热流的局部中断、机械特征、辐射影响下的磨损、探测器发热。

本案申请人了解另一种类型的在线探测器。此类型的在线探测器是一项在先技术，记载在2007年12月21日由本案申请人提出申请但还未公开的一法国专利申请中，其国家注册号为07 60229。此类型的探测器由含有纯化到至少99.5％的钚Pu242的一裂变室组成。图1A及1B描绘此裂变室的两个范例，且图2描绘适于在这些裂变室中沉淀钚Pu242的一装置。此裂变室的优点在于其不使用任何热中子屏就满足上述定义的要求。

图1A描绘包含纯化到至少99.5％的钚Pu242的一裂变室的第一范例。从机械结构方面来说，此裂变室与公开号为2 727 526的专利申请中所记载的裂变室相同。

参考数字20标示一管子，其外部直径大体等于，例如，1.5mm，并同时用作所述裂变室的一外壳，且至少一部分标示为参考数字21是作为阴极。此管子由，例如，因科镍合金或不锈钢制成。

在所述腔室内，由例如红宝石制成的两个绝缘体22、24支撑覆盖有一阈值裂变沉淀物的一中央阳极26，举例而言，所述阈值裂变沉淀物为纯化到至少99.5％的钚Pu242。

管子20的一端23被一管端帽28封闭住，举例而言，管端帽28由不锈钢制成。在使用期间，在数巴(例如，5巴)的压力下，所述腔室内充满一中性气体，例如氩气或添加有少量(例如4％)氮气的氩气，且管端帽28用于填充并密封所述腔室。阳极26与传导元件32、36连接以将一电信号发送到所述腔室的外部。这些传导元件32、36与一连接电缆11的传导元件44连接，连接电缆11将所述组合与一连接装置连接，就如专利申请2 727 526中所记载的。