¿Qué es el detector de rango intermedio? Definición

Los detectores de rango intermedio monitorean el flujo de neutrones (potencia del reactor) en el nivel de flujo intermedio. También proporcionan indicaciones, alarmas y señales de disparo del reactor . Su rango es desde la parte superior del rango de la fuente hasta el rango de potencia (cubre un lapso de ocho décadas). El diseño de este instrumento se elige para proporcionar una superposición entre los canales del rango de fuente y la amplitud parcial o total de los instrumentos del rango de potencia . La instrumentación de rango intermedio generalmente consta de dos o cuatro canales, cada uno con su propio detector separado, tendido de cables y circuitos electrónicos. Los detectores utilizados suelen estar   revestidos de boro ocámaras de ionización compensadas llenas de gas boro o cámaras de fisión . Su precisión generalmente no logra la precisión de la instrumentación del rango de potencia que opera en un rango mucho más estrecho.

La instrumentación del rango de fuente monitorea e indica el nivel de flujo de neutrones del núcleo del reactor y la velocidad a la que cambia el flujo de neutrones durante toda la fase de arranque del reactor y operación de potencia. El flujo de neutrones se indica en porcentaje de la potencia nominal. La tasa de cambio de la población de neutrones se indica como tasa de inicio (SUR), que se define como el número de factores de diez que la potencia cambia en un minuto. Por lo tanto, las unidades de SUR son potencias de diez por minuto, o décadas por minuto ( dpm ). La alta velocidad de arranque en cualquiera de los canales puede iniciar una acción protectora.

Rango intermedio – Seguridad del reactor

Como se escribió, el sistema de instrumentación nuclear excore se considera un sistema relacionado con la seguridad, ya que proporciona entradas al sistema de protección del reactor . El disparo de flujo de neutrones de rango intermedio proporciona la protección del núcleo contra un accidente de extracción de barra de banco RCCA no controlado por una condición subcrítica durante el arranque. Esta función de disparo proporciona protección redundante al flujo de neutrones del rango de potencia: punto de ajuste bajo. También proporciona protección redundante a la función de disparo del rango de fuente para accidentes de dilución de boro y eventos de expulsión de la barra de control.

Cámaras de ionización compensada

La cámara de ionización , también conocida como la cámara de iones , es un dispositivo eléctrico que detecta varios tipos de radiación ionizante . El voltaje del detector se ajusta de modo que las condiciones correspondan a la región de ionización . El voltaje no es lo suficientemente alto como para producir amplificación de gas (ionización secundaria). Las cámaras de ionización se prefieren para altas tasas de dosis de radiación porque no tienen «tiempo muerto», un fenómeno que afecta la precisión del tubo Geiger-Mueller a altas tasas de dosis.

La cámara de iones compensados se utiliza en el rango intermedio porque la salida de corriente es proporcional al flujo de neutrones relativamente estable, y compensa las señales del flujo gamma. La cámara de iones compensados ​​consta de dos detectores en un caso. La cámara exterior está recubierta por dentro con boro-10 , mientras que la cámara interior no está recubierta. La cámara recubierta es sensible tanto a los rayos gamma como a los neutrones, mientras que la cámara no recubierta es sensible solo a los rayos gamma. Al conectar las dos cámaras de manera adecuada, la salida eléctrica neta del detector será la corriente debido solo a los neutrones.

Para lograr la cantidad adecuada de compensación gamma, los voltajes entre estos dos conjuntos de electrodos deben estar equilibrados. Las consecuencias de operar con una cámara sobrecompensada o subcompensada son importantes. Si el voltaje en la cámara de compensación es demasiado alto, el detector está sobrecompensado y parte de la corriente de neutrones, así como toda la corriente gamma, se bloquea y la potencia indicada es inferior a la potencia real del núcleo. Si el voltaje de compensación es demasiado bajo, se producirá una compensación insuficiente . A alta potencia, el flujo gamma es relativamente pequeño en comparación con el flujo de neutrones, y los efectos de una compensación inadecuada pueden no notarse. Sin embargo, es extremadamente importante que la cámara se compense adecuadamente durante el arranque y apagado del reactor.

Ver también: Departamento de Energía, Instrumentación y Control de EE. UU. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 de 2. Junio ​​de 1992.

Cámara de fisión – Detectores de amplio rango

Las cámaras de fisión son detectores de ionización utilizados para detectar neutrones. Las cámaras de fisión pueden usarse como detectores de rango intermedio para monitorear el flujo de neutrones (potencia del reactor) al nivel de flujo intermedio. También proporcionan indicaciones, alarmas y señales de disparo del reactor. El diseño de este instrumento se elige para proporcionar una superposición entre los canales de rango de fuente y el rango completo de los instrumentos de rango de potencia.

En general, la cámara de ionización , también conocida como cámara de iones , es un dispositivo eléctrico que detecta varios tipos de radiación ionizante . El voltaje del detector se ajusta de modo que las condiciones correspondan a la región de ionización . El voltaje no es lo suficientemente alto como para producir amplificación de gas (ionización secundaria). Las cámaras de ionización son preferidas para altas tasas de dosis de radiación porque no tienen «tiempo muerto», un fenómeno que afecta la precisión del tubo Geiger-Muellera altas dosis. Además, en la región de ionización, un aumento en el voltaje no causa un aumento sustancial en el número de pares de iones recogidos. El número de pares de iones recogidos por los electrodos es igual al número de pares de iones producidos por la radiación incidente, y depende del tipo y la energía de las partículas o rayos en la radiación incidente.

En el caso de las cámaras de fisión , la cámara está recubierta con una capa delgada de uranio 235 altamente enriquecido para detectar neutrones. Los neutrones no son directamente ionizantes y generalmente tienen que convertirse en partículas cargadas antes de que puedan detectarse. A neutrones térmicos causará un átomo de uranio-235 a la fisión , con los dos fisión fragmentos fabricados que tengan una alta energía cinéticay provocando la ionización del gas argón dentro del detector. Una ventaja de usar el recubrimiento de uranio-235 en lugar de boro-10 es que los fragmentos de fisión tienen una energía mucho mayor que la partícula alfa de una reacción de boro. Además, los fragmentos de fisión resultantes de la interacción de neutrones con el recubrimiento causan una cantidad significativamente mayor de ionización dentro de la cámara de fisión que la radiación gamma incidente en el detector. Esto da como resultado que los pulsos de carga generados por neutrones sean significativamente más grandes que los pulsos gamma. Los circuitos de discriminación de tamaño de pulso se pueden usar para bloquear los pulsos gamma no deseados. Por lo tanto, las cámaras de fisión son muy sensibles al flujo de neutrones y esto permite que las cámaras de fisión operen en campos gamma más altos. que una cámara de iones no compensada con revestimiento de boro.

Las cámaras de fisión se usan a menudo como dispositivos indicadores de corriente y dispositivos de pulso dependiendo del nivel de flujo de neutrones. En el modo de pulso, las cámaras de fisión son especialmente útiles, debido a la gran diferencia de tamaño de pulso entre neutrones y rayos gamma. Cuando la potencia es alta en el rango intermedio o en el rango de potencia (es decir, en un flujo mixto de gamma y neutrones de alto nivel), las cámaras de fisión pueden funcionar en modo Campbelling (también conocido como «modo de fluctuación» o «modo de voltaje cuadrado medio») para proporcionar mediciones relacionadas con neutrones confiables y precisas. La técnica Campbelling elimina la contribución gamma. Debido al doble uso de la cámara de fisión, a menudo se usa en canales de «amplio rango» en sistemas de instrumentación nuclear.