[发明专利]自给能中子探测器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种自给能中子探测器及其制造方法。该自给能中子探测器包括：发射体、绝缘体、信号电缆芯线、收集体。收集体具有从一端向另一端渐缩的结构，并且发射体设于半径较大的一端。该自给能中子探测器通过反复热拉拔成型。该自给能中子探测器通过从第一端向相反端延伸并逐渐渐缩的拉伸结构，既减小了绝缘体的厚度，又保证了外壳的强度。该自给能中子探测器的制造方法通过同时热拉拔外壳、绝缘体和发射体使得绝缘体的压实度提高，同时绝缘体的厚度减小，这样既提高了中子探测器的强度又提高了中子探测器高温绝缘性能。

技术领域

本发明涉及中子探测器领域，特别涉及一种自给能中子探测器及其制造方法。

背景技术

自给能探测器是20世纪60年代开始发展起来的一种新型探测器。探测器中的发射体在中子的作用下发射β粒子或电子产生电流，而不需要外加电源的中子探测器。

随着三代核电的推广，自给能探测器在堆芯测量系统被广泛应用，堆芯测量系统是核电站重要的仪控系统，为核电站的安全运行提供重要保障。

堆芯仪表系统的主要功能为生成堆芯三维功率分布图，需要将中子探测器纵向、径向的均匀分布在堆芯的每个区域内，通过中子探测器给出的实时堆内中子通量数值进行计算分析。探测器将正比于中子注量率的电流信号输出至堆芯运行优化分析服务器，通过分析软件生成堆芯三维功率分布图。同时，中子探测器测量得到的堆芯中子注量率数据可以用来计算一回路冷却剂焓的变化、堆芯燃耗分布、堆芯冷却剂流量等参数，该系统的正常运行为核电站的安全提供了重要保障。

自给能探测器1一般由发射体2、绝缘体3和收集体4三部分组成。发射体是一种导体材料，具有较高的中子活化截面。在中子照射下，发射体核俘获中子而活化，然后直接或间接放出电子。这些电子到达收集体，在微电流计5上形成正比于入射中子注量率的弱电流信号。钒自给能探测器工作原理图见图1。

自给能探测器中子灵敏度较低，即使在反应堆满量程运行时，也只能产生微安量级的弱电流信号。并且，由于探测器工作在堆芯高温环境，所以要求探测器在室温和高温400℃时需要具有很高的绝缘电阻，确保弱电流信号的传输。

由于通常将7支或更多支自给能探测器集成在不锈钢指套管中插入堆芯，进行堆芯轴向中子通量分布测量，所以自给能探测器外径通常设计为2-3mm，为精密元件。为保证探测器的较高灵敏度，根据核物理建模分析，可在设计中增大发射体外径和收集体壁厚。但在探测器外径一定的情况下，只能通过减小绝缘体的厚度来实现，所以绝缘体需要尽可能薄，又要保证探测器的高温绝缘性能和探测器的机械结构的稳定性，是探测器设计和制造的一个难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种既能保证较高灵敏度又能保证高温绝缘性能和机械结构的稳定性的自给能中子探测器及其制造方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种自给能中子探测器，其包括：发射体、绝缘体、信号电缆芯线、收集体；

所述收集体的第一端封闭，所述收集体的第二端用于与电缆连接，所述绝缘体设于所述收集体中，所述发射体设于所述绝缘体内并且通过所述绝缘体与所述收集体隔开，所述信号电缆芯线从所述收集体的第二端连接所述发射体，所述收集体为中空的筒形的外壳；

其中，所述外壳从所述第一端到第二端依次包括相互连接的第一延伸段、第二延伸段、第三延伸段；

所述第一延伸段和第三延伸段均为直筒形结构，所述第三延伸段的横截面积小于所述第一延伸段的横截面积；

所述第二延伸段从所述第一延伸段开始朝向所述第三延伸段渐缩，所述发射体设于所述第一延伸段内，所述信号电缆芯线与所述发射体的连接点位于所述第二延伸段内部。

优选地，所述绝缘层包括氧化铝，所述氧化铝的压实度为65％-75％。