Qu’est-ce qu’un détecteur de portée intermédiaire – Définition

Les détecteurs à portée intermédiaire surveillent le flux de neutrons (puissance du réacteur) au niveau du flux intermédiaire. Ils fournissent également des indications, des alarmes et des signaux de déclenchement du réacteur . Leur plage s’étend de la partie supérieure de la plage source à la plage de puissance (couvre une période de huit décennies). La conception de cet instrument est choisie pour assurer un chevauchement entre les canaux de la plage source et la plage partielle ou complète des instruments de la plage de puissance . L’instrumentation de gamme intermédiaire se compose généralement de deux ou quatre canaux, chacun avec son propre détecteur séparé, son chemin de câbles et ses circuits électroniques. Les détecteurs utilisés sont généralement   doublés de bore ouchambres d’ionisation compensées ou chambres de fission remplies de gaz bore . Leur précision n’atteint généralement pas la précision de l’instrumentation de plage de puissance fonctionnant dans une plage beaucoup plus étroite.

L’instrumentation de la plage de sources surveille et indique le niveau de flux neutronique du cœur du réacteur et la vitesse à laquelle le flux neutronique change pendant toute la phase de démarrage du réacteur et de fonctionnement électrique. Le flux neutronique est indiqué en pourcentage de la puissance nominale. Le taux de changement de la population de neutrons est indiqué comme taux de démarrage (SUR), qui est défini comme le nombre de facteurs de dix qui modifient la puissance en une minute. Par conséquent, les unités de SUR sont des puissances de dix par minute, ou des décennies par minute ( dpm ). Un taux de démarrage élevé sur l’un ou l’autre canal peut déclencher une action de protection.

Gamme intermédiaire – Sécurité du réacteur

Comme il a été écrit, le système d’instrumentation nucléaire d’Excore est considéré comme un système lié à la sûreté, car il fournit des entrées au système de protection du réacteur . Le déclenchement du flux de neutrons à plage intermédiaire fournit la protection de base contre un accident de contrôle de la tige de banque RCCA non contrôlé d’une condition sous-critique pendant le démarrage. Cette fonction de déclenchement fournit une protection redondante au flux neutronique de la plage de puissance – point de consigne bas. Il fournit également une protection redondante à la fonction de déclenchement de la plage source pour les accidents de dilution au bore et les événements d’éjection de la tige de commande.

Chambres d’ionisation compensées

La chambre d’ionisation , également connue sous le nom de chambre d’ions , est un appareil électrique qui détecte différents types de rayonnements ionisants . La tension du détecteur est ajustée pour que les conditions correspondent à la région d’ionisation . La tension n’est pas suffisamment élevée pour produire une amplification de gaz (ionisation secondaire). Les chambres d’ionisation sont préférées pour les débits de dose de rayonnement élevés car elles n’ont pas de «temps mort», un phénomène qui affecte la précision du tube Geiger-Mueller à des débits de dose élevés.

La chambre à ions compensés est utilisée dans la plage intermédiaire car la sortie de courant est proportionnelle au flux neutronique relativement stable et elle compense les signaux provenant du flux gamma. La chambre à ions compensés se compose de deux détecteurs dans un cas. La chambre extérieure est revêtue à l’intérieur de bore-10 , tandis que la chambre intérieure n’est pas revêtue. La chambre revêtue est sensible aux rayons gamma et aux neutrons, tandis que la chambre non revêtue n’est sensible qu’aux rayons gamma. En connectant correctement les deux chambres, la sortie électrique nette du détecteur sera le courant dû uniquement aux neutrons.

Pour obtenir la bonne compensation gamma, les tensions entre ces deux jeux d’électrodes doivent être équilibrées. Les conséquences d’un fonctionnement avec une chambre surcompensée ou sous-compensée sont importantes. Si la tension dans la chambre de compensation est trop élevée, le détecteur est surcompensé et une partie du courant neutronique, ainsi que la totalité du courant gamma, est bloquée et la puissance indiquée est inférieure à la puissance réelle du cœur. Si la tension de compensation est trop faible, une sous- compensation se produira. À haute puissance, le flux gamma est relativement faible par rapport au flux neutronique, et les effets d’une compensation incorrecte peuvent ne pas être remarqués. Il est cependant extrêmement important que la chambre soit correctement compensée pendant le démarrage et l’arrêt du réacteur.

Voir aussi: US Department of Energy, Instrumentation and Control. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 of 2. June 1992.

Chambre de fission – Détecteurs à large plage

Les chambres à fission sont des détecteurs à ionisation utilisés pour détecter les neutrons. Les chambres de fission peuvent être utilisées comme détecteurs de gamme intermédiaire pour surveiller le flux de neutrons (puissance du réacteur) au niveau du flux intermédiaire. Ils fournissent également des indications, des alarmes et des signaux de déclenchement du réacteur. La conception de cet instrument est choisie pour assurer un chevauchement entre les canaux de la plage source et la pleine plage des instruments de la plage de puissance.

En général, la chambre d’ionisation , également connue sous le nom de chambre d’ions , est un appareil électrique qui détecte différents types de rayonnements ionisants . La tension du détecteur est ajustée pour que les conditions correspondent à la région d’ionisation . La tension n’est pas suffisamment élevée pour produire une amplification de gaz (ionisation secondaire). Les chambres d’ionisation sont préférées pour les débits de dose de rayonnement élevés car elles n’ont pas de «temps mort», un phénomène qui affecte la précision du tube Geiger-Muellerà des débits de dose élevés. De plus, dans la région d’ionisation, une augmentation de tension n’entraîne pas une augmentation substantielle du nombre de paires d’ions collectées. Le nombre de paires d’ions collectées par les électrodes est égal au nombre de paires d’ions produites par le rayonnement incident, et dépend du type et de l’énergie des particules ou des rayons dans le rayonnement incident.

Dans le cas des chambres à fission , la chambre est recouverte d’une fine couche d’ uranium 235 hautement enrichi pour détecter les neutrons. Les neutrons ne sont pas directement ionisants et doivent généralement être convertis en particules chargées avant de pouvoir être détectés. Un neutron thermique provoquera la fission d’ un atome d’uranium 235 , les deux fragments de fission produits ayant une énergie cinétique élevéeet provoquant l’ionisation du gaz d’argon à l’intérieur du détecteur. Un avantage d’utiliser un revêtement d’uranium 235 plutôt que du bore 10 est que les fragments de fission ont une énergie beaucoup plus élevée que la particule alpha issue d’une réaction au bore. De plus, les fragments de fission résultant de l’interaction des neutrons avec le revêtement provoquent une quantité d’ionisation beaucoup plus importante dans la chambre de fission que le rayonnement gamma incident sur le détecteur. Il en résulte que les impulsions de charge générées par les neutrons sont nettement plus grandes que les impulsions gamma. Des circuits de discrimination de taille d’impulsion peuvent ensuite être utilisés pour bloquer les impulsions gamma indésirables. Par conséquent, les chambres de fission sont très sensibles au flux de neutrons, ce qui permet aux chambres de fission de fonctionner dans des champs gamma supérieurs qu’une chambre à ions non compensée avec une doublure de bore.

Les chambres à fission sont souvent utilisées comme dispositifs indicateurs de courant et dispositifs à impulsions en fonction du niveau de flux neutronique. En mode impulsionnel, les chambres à fission sont particulièrement utiles, en raison de la très grande différence de taille d’impulsion entre les neutrons et les rayons gamma. Lorsque la puissance est élevée dans la plage intermédiaire ou dans la plage de puissance (c’est-à-dire dans un flux gamma et neutronique mixte de haut niveau), les chambres de fission peuvent fonctionner en mode Campbelling (également appelé «mode de fluctuation» ou «mode de tension quadratique moyenne») pour fournir des mesures fiables et précises liées aux neutrons. La technique Campbelling élimine la contribution gamma. En raison de la double utilisation de la chambre de fission, elle est souvent utilisée dans des canaux «à large spectre» dans les systèmes d’instrumentation nucléaire.