[发明专利]基于反卷积的自给能中子探测器延迟效应消除方法

说明书

基于反卷积的自给能中子探测器延迟效应消除方法，步骤如下：(1)根据探测器材料在中子场中的反应画出其原理图；(2)写出各中间核素数量N_i(t)(i＝1,2,3...m)与中子通量密度φ(t)间的微分方程和探测电流I(t)的表达式；(3)取φ(t)为冲激信号δ(t)，上述微分方程很容易求解得到电流单位冲击响应h(t)，而任意情况下I(t)为φ(t)与h(t)的卷积；(4)把该卷积离散化，得到I(n)与φ(n)和h(n)的关系式；(5)对照各中间核素(衰变常数不同)，可得到其缓发电流I_i(n+1)与I_i(n)、φ(n)的迭代关系；(6)进而建立φ(n+1)和I(n+1)、I_i(n+1)的关系；(7)初值φ(0)、I_i(0)可利用采样才开始的m+1个采样点结合第(4)步骤中关系式求出(避开电流突变点即可)。最终利用上述初值确定法和迭代关系式可以实时消除自给能中子探测器的延迟效应。该方法易操作、易理解、精度好。

技术领域

本发明属于中子探测技术领域，具体涉及一种基于反卷积的自给能中子探测器延迟效应消除方法。

背景技术

核能因为能量密度高，在可持续能源结构中占有不可替代的地位。但是核安全是核能应用中必须解决的关键问题。在核反应堆中，中子通量密度是监测和控制反应堆正常运行的关键物理量。由于反应堆堆芯是高温高压和强辐照环境，一般的探测器难以胜任。而自给能探测器由于具有不需偏压、结构简单、体积小、全体固化、电子学设备简单等特性，成为监控反应堆堆芯中子通量的重要探测器。目前应用较多的自给能探测器主要有⁵⁹Co探测器、¹⁰³Rh探测器、⁵¹V探测器等。自给能探测器的探测原理如下：探测器在堆芯中吸收中子后会经过多种途径放出电子，当电子被收集电极收集时将会在回路中产生电流，此电流强度与堆内中子通量密度有相关关系，所以通过测量这一电流强度可以达到测量反应堆中中子通量的目的。但是，自给能中子探测器的电流信号受到中间不稳定核素半衰期的限制，在反映中子通量密度的变化上存在延迟，影响了该探测器在反应堆实时安全保护系统中的应用。

针对上述问题，本项目提出了一种消除自给能中子探测器延迟效应的方法，能够把延迟效应降低到1秒之内，能够大大提高反应堆的安全性。

国内外的学者对自给能探测器的延迟修正方法有过很多的研究，固然成果不少，但往往涉及拉普拉斯变换、Z变换，较为复杂，难于理解。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于反卷积的自给能中子探测器延迟效应消除方法，具有容易理解，精度高的优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于反卷积的自给能中子探测器延迟效应消除方法，其详细步骤如下：

步骤1：根据自给能中子探测器材料在中子场中的反应物理过程画出其反应机制原理图；

步骤2：根据步骤1画出的反应机制原理图给出的各中间核素生成及衰变关系写出自给能中子探测器单位体积内各中间核素数量N_i(t)关于中子通量密度φ(t)的动态微分方程组(1)，写出探测电流I(t)与各中间核素数量及中子通量密度φ(t)的表达式(2)；

式中：i表示第i个中间核素，取值为1到m；

j表示第j个中间核素，取值为1到i-1，或i+1到m；

m表示共有m个中间核素；

t表示时间；

∑_i为在自给能中子探测器单位体积内反应生成第i个中间核素的宏观截面；