[发明专利]一种基于s域线性方程组消除SPND延迟的方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于s域线性方程组消除SPND延迟的方法及系统，获取电流与各核素核子密度及中子通量密度的微分方程；对微分方程进行拉普拉斯变换，得到各中间核素与中子通量密度传递函数的s域线性方程组；再根据Cramer法则求解s域线性方程组，得到各中间核素与通量的传递函数；将传递函数离散化，并根据离散传递函数得到中间核素关于通量的递推关系；根据电流及中间核素核子密度的表达式，建立通量计算递推式从而消除延迟成分的影响。该方法可以对自给能中子探测器的延迟电流信号进行修正，克服中间核素半衰期带来的信号延迟，且将微分方程组转化为代数方程组减少了推导的复杂程度，使得多延迟成分探测器延迟消除递推式的建立更容易。

技术领域

本发明属于中子探测技术领域，涉及一种基于s域线性方程组消除SPND延迟的方法及系统。

背景技术

作为新一代能源，核能具有能量密度高、无温室气体排放等优点，因此核能具有较好的应用前景。然而，由于核反应堆内环境恶劣，反应堆的安全性分析十分复杂，严重限制了核能发展。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，为了保证反应堆的正常运行，需要对其堆内中子通量进行监测。

目前常用的中子探测器按其工作机理可以分为气体探测器、半导体探测器、闪烁体探测器以及自给能探测器。然而，反应堆堆芯内部探测环境恶劣，一般为高温、高压、强辐照环境，其对中子探测器的要求较高，要求耐高温、耐辐照，结构简单、小型化。其中，气体探测器难以适应堆内的高温高压环境；半导体探测器只适用于测量反应堆的快中子能谱，对现有的热中子反应堆应用价值不大；闪烁体探测器受外加高压影响很大，而堆内难以实现稳定的外加高压电源。

相比之下，自给能探测器不需外加偏压、结构简单、体积小、全体固化、电子学设备简单等特性使之特别适宜于反应堆堆芯高中子通量的探测。目前，¹⁰³Rh(铑)探测器、⁵¹V(钒)探测器和⁵⁹Co(钴)探测器应用较为多。自给能探测器的探测原理如附图1所示，探测器放在堆内，与中子发生核反应后会经过几种不同途径放出电子，当电子到达收集极被收集时，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关系，可以通过测量这一电流实现测量中子通量的目的。

在当前的自给能探测器中，¹⁰³Rh探测器应用较为广泛。然而，由于¹⁰³Rh元素在中子场中吸收中子后会形成不稳定核素，不稳定核素的衰变产生电子(或者伽玛射线，伽玛射线通过与物质相互作用转变为电子)形成探测器的电流信号。显然，由于不稳定核素半衰期的存在，电流信号不能及时反映中子通量的改变。比如，将自给能探测器突然放入一个恒定的中子场中，电流信号需要几分钟才能达到稳定值(时间与不稳定核素的半衰期有关)。这显然不符合反应堆堆芯中子通量的实时监控的要求。为了实现实时监测反应堆中子通量的目的，需要对测量电流进行延迟修正，消除信号的延迟成分。

目前很多学者对自给能探测器延迟消除算法有过许多研究，得出了很多的成果，但在建立延迟消除算法时，需要求解微分方程组，然而微分方程组的求解十分复杂，不同探测器的求解方式也有所差别。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于s域线性方程组消除SPND延迟的方法及系统，旨在解决现有技术中自给能探测器在建立延迟消除算法时，存在求解微分方程组复杂度高且不同探测器的求解方式不同的缺陷性技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提出了一种基于s域线性方程组消除SPND延迟的方法，包括如下步骤：

获取SPND中间核素核子密度关于中子通量密度的微分方程，获取探测电流关于各中间核素核子密度及中子通量密度的表达式；将中间核素核子密度关于中子通量密度的微分方程进行Laplace变换，得到中间核素关于中子通量密度传递函数的s域线性方程组；