[发明专利]一种裂变偶探测器及其伽马补偿方法

说明书

本发明公开了一种裂变偶探测器及其伽马补偿方法，所述裂变偶探测器由235U珠、钛珠、康铜珠和铋珠组成，所述伽马补偿方法包括：建立裂变偶伽马补偿结构的模型；计算模型；补偿珠补偿程度模拟；通过补偿珠补偿程度模拟设计补偿型裂变偶的结构；伽马的影响分析。本发明的优点在于：通过与裂变铀珠进行反向串接的方式，可以消除裂变珠内98％的伽马沉积能量引起的温升，为伽马补偿型裂变偶探测器的设计提供依据。

技术领域

本发明涉及伽马补偿技术领域，特别涉及一种裂变偶探测器及其伽马补偿方法。

背景技术

利用裂变偶中子探测器测量裂变物质温升和时间的响应关系进而反映脉冲辐射场的瞬态特性，国外已有相关报道，认为裂变偶具有优越的瞬态响应性能以及独特的结构尺寸，在研究堆安全与自熄灭机制、获取中子脉冲相关参数、监测狭小空间“点”中子注量等方面都具有重要意义。美国利用基于热电堆结构的裂变偶探测器，成功获得了Super KUKLA脉冲堆的瞬发中子能谱、初始周期以及脉冲功率分布。。国内在近几年也开展了一些裂变偶测试技术的基础研究与实验，取得了较明显的进展。

目前，国内在进行脉冲堆中子脉冲监测中，通常采用闪烁体或电离室(如裂变室)来测量瞬发中子通量。闪烁体由于体积较大，只能固定在距堆一定距离处，其输出信号反映的是对周围所有在闪烁体产生荧光的射线或粒子的积分，因而与实际脉冲中子波形存在差异；而电离室(如裂变室)由于响应较慢，不宜用于瞬态测量。在现有技术中还存在一些涉及反应堆堆芯中子通量测量的方法，如γ温度计，具有结构简单、性能稳定、使用寿命长等优点，但由于较大的尺寸(外径大约为0.8cm)、较长的响应时间(典型的为几分钟)、测量量程范围小等原因，使其使用局限在反应堆元件通道功率和轴向功率分布的测量中。以上这些方法都不是理想的脉冲中子监测手段。所以，建立一种体积小、响应快、对中子场的扰动小的脉冲堆瞬态特性参数诊断技术是十分必要的。

利用裂变偶进行脉冲中子监测，必须考虑伽马射线辐射对测量的影响。裂变偶采用裂变材料作为传感元件，其对中子与伽马辐射同时具有快响应，综合体现在探测器的热电输出上，反映的是热电势输出与中子通量以及伽马射线的函数。这一结果与中子通量的准确测量相冲突，必须采取补偿的方法将伽马辐射效应消除，以便在整个堆容积上获得中子通量的准确测量。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种中子脉冲监测中裂变偶探测器的伽马补偿方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种裂变偶探测器的伽马补偿方法，包括如下步骤：

步骤1：建立裂变偶伽马补偿结构的模型；

所述伽马补偿结构的模型包括第一热偶和第二热偶，上述热偶分别由两根细热偶丝之间焊接一个金属珠构成，其中第一热偶的金属珠为裂变珠，第二热偶的金属珠采用非裂变材料，对入射中子不产生响应，所述第一热偶和第二热偶成极性相反连接；

分析第二种热偶的伽马补偿程度，首先进行以下假设：

(1)第一热偶的裂变珠尺寸足够小，以避免中子自屏蔽，确保在它的整个体积上被均匀加热，从而在与热偶引线接触的两个结点上产生的温度一致；

(2)热偶引线的几何尺寸足够小，使得由传导端面热辐射引起的传导损失可以忽略；

(3)第二热偶的中间金属D与所选择的金属A有同样的密度，以使其对伽马加热有相同的响灵敏度；

(4)裂变元件的热传导率无穷大，所以，在中子入射小珠引起裂变的有限时间内，热传导滞后于裂变碎片在小珠内沉积的能量，且小珠内的温度平衡时间可以忽略；

(5)裂变元件的热容量与温度无关；