022]为了说明的目的，图3示出了简化的核反应堆初级系统，其包括具有封头68的大致圆柱形反应堆压力容器52，封头68封闭核堆芯54。诸如水的液态反应堆冷却剂被栗56栗入反应堆容器52中，通过堆芯54(在该处热能量被吸收)，并且被排出到通常被称为蒸汽发生器的热交换器58，在热交换器58中，热量被传递到诸如蒸汽驱动涡轮发电机之类的应用电路(未示出)。然后反应堆冷却剂返回到栗56，从而完成初级回路。通常，多个上述回路通过反应堆冷却剂管道60连接到单个反应堆压力容器52。虽然未示出，但是至少一个这样的回路包括用于维持系统中的压力的加压器。
[0023]如前所述，可移动堆芯内探测器62被沸水堆和压水堆式反应堆二者用来执行堆芯功率分布的周期性详细测量。探测器62在正常功率运行期间根据预定的、间歇的、定时的程序插入到反应堆堆芯54中。一旦插入，该探测器沿固定的预定路径自动驱动通过堆芯区域。探测器的输出被记录为堆芯位置的函数，以提供反应堆功率分布的图形表示。探测器的输出通过密封台64馈送到负责实现定时程序的控制和监测系统66。所使用的可移动探测器62主要对中子或者伽马辐射之一敏感。每种类型的探测器都有未达最佳标准的性能特性，这显著增加了探测器系统的操作成本。以下所要求保护的伽马辐射探测设备利用裂变室式的探测器和电离室式的探测器的优点的组合，从而提供能够测量压水堆和沸水堆式的反应堆二者中的相对堆芯功率分布的探测器，这允许显著地减小拥有和运行堆芯功率分布测量系统的成本。
[0024]图4A和4B提供了以下要求保护的本发明优选实施例的示意图。图2A和图2B与图4A和图4B之间的根本区别在于在设备的电离容积中包括附加的结构72，该附加结构72由诸如天然锰、钨或镉之类的金属制成，其用于产生正比于局部中子数的高能量的瞬发中子俘获伽马辐射。这个附加的瞬发中子俘获伽马辐射通过光电和康普顿散射机制与伽马辐射体元件周围的诸如铂或金之类的高Z材料相互作用，以产生高能电子，该高能电子也增强探测器70的气体填充48中的电离。该附加的电离的大大增强来自探测器70的电离电流输出46。这一方法用于在不使用特殊的核材料的情况下，相对于标准电离室36设计增强从设备输出的信号水平。“Z”分数在统计上表明项目从它的标准分布均值偏离多远以及在什么方向上偏离。以其分布标准差的Z分数为单位的表示有时被称为“标准分数”。当从具有不同的均值和/或不同的标准差的分布中试图比较项目的相对排名时，Z分数变换尤其有用。
[0025]加入若干个在中心电极44和外部电极38之间围绕中心电极44隔开的电子辐射体72(诸如在图4B中所示的四个)，用来在不使用特殊的核材料的情况下相对于标准电离室设计36增强从设备70输出的信号水平。使用相对便宜的诸如锰、钨或镉之类的瞬发伽马辐射体允许探测器的敏感部分容易地包含在非常鲁棒的物理包中。因为对局部中子数的瞬发灵敏度相对于标准电离室36被提高，因此信号和真实局部堆芯功率水平之间的关系的不确定性减小。由于局部功率分布的激励而使得输出信号增大减少或消除了对非常敏感和昂贵的信号测量电子产品的需要。对该设备的中心堆芯的优化设计将允许使用现有的可移动探测器信号测量电子产品，从而实现该探测器设计的成本将被最小化。该设备还可以用作其他电离室应用中(诸如在反应堆的功率水平的监测应用中)的静止探测器，其中增强的中子灵敏度是一个好处。
[0026]虽然已经详细描述了本发明的具体实施例，但是鉴于本公开内容的整体教导，本领域的技术人员将认识到可以对这些细节进行各种修改和替代。因此，对于将要被给予所附权利要求及其任何和所有等同物的全部宽度的本发明的范围，所公开的具体实施例仅是说明性的，而不是限制性的。
【主权项】
1.一种具有增强的裂变伽马辐射响应的电离室辐射探测器(70)，包括: 外部管状电极(38)，具有上端部和下端部； 电绝缘的下端帽(40)，闭合外部管状电极(38)的下端部； 电绝缘的上端帽(42 )，闭合外部管状电极(38)的上端部； 中心电极(44)，大体上从下端帽(40)向上延伸并通过上端帽(42);以及电子辐射体(72)，产生大体上正比于局部中子数的瞬发中子俘获伽马辐射，该电子辐射体(72)设置在外部管状电极(38)和中心电极(44)之间。2.如权利要求1所述的电离室辐射探测器(70)，其中，电子辐射体(72)被构造为包括具有高Z值的材料，瞬发中子俘获伽马辐射通过光电和康普顿散射机制与所述具有高Z值的材料相互作用。3.如权利要求1所述的电离室辐射探测器(70)，其中，电子辐射体(72)被构造为包括选自包含铂、金、锰、钨和镉的一组金属的一种或多种材料。4.如权利要求1所述的电离室辐射探测器(70)，其中，电子辐射体(72)被构造为主要包括含猛、妈和锦的一组金属。5.如权利要求4所述的电离室辐射探测器(70)，其中，电子辐射体(72)至少部分地涂覆有铂或金中的任一个或者二者。6.如权利要求1所述的电离室辐射探测器(70)，包括围绕中心电极(44)隔开的多个电子福射体(72)。7.如权利要求6所述的电离室辐射探测器(70)，其中，电子辐射体(72)大体上在下端帽(40)和上端帽(42)之间延伸。8.如权利要求1所述的电离室辐射探测器(70)，其中，电子辐射体(72)大体上在下端帽(40)和上端帽(42)之间延伸。9.一种具有多个堆芯内探测器(62)的核反应堆功率分布监测系统(66)，所述多个堆芯内探测器(62)监测核反应堆(52)的堆芯(54)内的不同轴向和径向位置处的功率，堆芯内探测器包括电离室(70)，电离室(70)包括: 外部管状电极(38)，具有上端部和下端部； 电绝缘的下端帽(40)，闭合外部管状电极(38)的下端部； 电绝缘的上端帽(42 )，闭合外部管状电极(38)的上端部； 中心电极(44)，大体上从下端帽(40)向上延伸并通过上端帽(42);以及电子辐射体(72)，产生大体上正比于局部中子数的瞬发中子俘获伽马辐射，该电子辐射体(72)设置在外部管状电极(38)和中心电极(44)之间。10.如权利要求9所述的核反应堆功率分布监测系统(66)，其中，电离室(70)是在堆芯内不同的径向位置处大体上横穿堆芯(54)的轴向长度的可移动堆芯内探测器。11.如权利要求9所述的核反应堆功率分布监测系统(66)，其中，电子辐射体(72)被构造为包括具有高Z值的材料，瞬发中子俘获伽马辐射通过光电和康普顿散射机制与所述具有高Z值的材料相互作用。12.如权利要求9所述的核反应堆功率分布监测系统(66)，其中，电子辐射体(72)被构造为包括选自包含铂、金、锰、钨和镉的一组金属的一种或多种材料。13.如权利要求9所述的核反应堆功率分布监测系统(66)，其中，电子辐射体(72)被构造为主要包括含锰、钨和镉的一组金属。14.如权利要求13所述的核反应堆功率分布监测系统(66)，其中，电子辐射体(72)至少部分地涂覆有铂或金中的任一个或者二者。15.如权利要求9所述的核反应堆功率分布监测系统(66)，包括围绕中心电极(44)隔开的多个电子福射体(72)。16.如权利要求15所述的核反应堆功率分布监测系统(66)，其中，电子辐射体(72)大体上在下端帽(40)和上端帽(42)之间延伸。17.如权利要求9所述的核反应堆功率分布监测系统(66)，其中，电子辐射体(72)大体上在下端帽(40)和上端帽(42)之间延伸。
【专利摘要】一种用于探测探测器周围的中子数的堆芯内核探测器。探测器是具有圆柱外部电极的电离室，圆柱外部电极与中心电极绝缘并被封盖从而包含氩气。产生大体上正比于局部中子数的瞬发中子俘获伽马辐射的电子辐射体被设置在外部管状电极和中心电极之间。
【IPC分类】G21C17/06
【公开号】CN105493197
【申请号】CN201480046605
【发明人】M·D·海贝尔
【申请人】西屋电气有限责任公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月14日
【公告号】EP3036745A1, US20150055742, WO2015026619A1