Линейно-логарифмический измеритель потока нейтронов с самонастраивающимся фильтром
Полезная модель относится к устройствам оперативного контроля нейтронного потока исследовательского ядерного реактора в режиме его пуска с перекрытием многих декад.
Предлагаемое устройство путем использования только одной ионизационной камеры за счет суммирования изменяющегося сопротивления логарифмического диода с постоянным резистором позволяет расширить диапазон измеряемых потоков одним усилителем, обеспечивать самонастройку фильтра на больших и малых уровнях мощности реактора без участия оператора.
Полезная модель относится к устройствам оперативного контроля нейтронного потока исследовательского ядерного реактора в режиме его пуска с перекрытием многих декад.
Обычно это осуществляется путем использования двух независимых измерительных систем [1]:
1.На малых уровнях мощности с большой погрешностью (около 20%) применяется токовая ионизационная камера с логарифмическим усилителем этих токов в диапазоне пяти декад [2],
2.На больших - (рабочих) уровнях мощности для уменьшения погрешности примерно до 1% применяется другая токовая ионизационная камера с линейным усилителем ее токов и с переключателем диапазонов в диапазоне 2-3 декад [1].
Для сглаживания шумов и помех на этих уровнях применяются фильтры.
Недостатками известных устройств для целей пуска реактора являются:
1. Необходимость использования двух независимых сложных измерительных систем со своими ионизационными камерами и различными фильтрами отдельно для малых и больших уровней мощности снижает их надежность работы и
2. В процессе работы необходимо согласовывать показания этих измерительных систем с различными ионизационными камерами, которые устанавливаются в различных местах.
Предлагаемое заявителем устройство позволяет исключить эти недостатки путем использования только одной ионизационной камеры с одним измерительным операционным усилителем, в обратную связь которого последовательно включены один резистор и один логарифмирующий диод, охваченные одним фильтрующим конденсатором.
В результате такого включения за счет суммирования изменяющегося сопротивления логарифмического диода с постоянным резистором достигаются следующие преимущества:
1. Расширяется диапазон измеряемых потоков одним усилителем,
2. В десятки раз повышается надежность работы устройства,
3. Полностью исключаются переключатели диапазонов и
4. Обеспечивается самонастройка фильтра на малых и больших уровнях мощности реактора без участия оператора.
Описание работы принципиальной схемы.
На рис.1 приведена принципиальная схема устройства для широкодиапазонного измерения потока нейтронов при пуске реактора с самонастраивающимся фильтром, который обеспечивает изменяющуюся степень фильтрации на малых и больших уровнях мощности реактора.
Схема состоит из токовой борной ионизационной камеры с компенсацией гамма фона и высокой чувствительностью к потоку нейтронов с высоковольтным источником питания, который не показан на данной схеме.
К входной клемме операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, подключен собирающий электрод ионизационной камеры.
В эту цепь отрицательной обратной связи включены три элемента:
1. Диод D, вольтамперная характеристика которого обладает логарифмическими свойствами. Благодаря этим свойствам при протекании через него тока камеры сопротивление диода изменяется обратно пропорционально току камеры. Оно велико при малых токах камеры и уменьшается по мере увеличения тока,
2. Последовательно с диодом включен резистор R, величина которого значительно меньше сопротивления диода и поэтому он не влияет на общее сопротивление этой цепи при малых значениях тока ионизационной камеры.
Таким образом, при малых значениях тока камеры операционный усилитель работает как логарифмический усилитель. Однако при больших значениях тока значение сопротивления диода становится пренебрежимо малым по сравнению с резистором R и операционный усилитель работает как линейный усилитель!
3. Параллельно этой цепи включен конденсатор, который играет роль фильтра с постоянной времени T=C×(R+РДИОДА). Благодаря свойствам диода эта постоянная времени становится очень большой при малых токах камеры, когда флуктуации тока камеры велики, и очень малой при больших токах камеры, когда эти флуктуации малы!
Литература:
1.В.В.Королев, Е.С.Матусевич «Системы управления и защиты критических стендов «.М. Энергоатомиздат. 1985.
2.Казачков В.А., Клокова Т.Ф. Логарифмический усилитель в системе контроля ядерного реактора. В книге «Управление ядерными энергетическими установками. Вып.1 М. изд. МИФИ 1966.
Устройство для измерения потока нейтронов в реакторе в режиме пуска, состоящее из одной ионизационной камеры и одного операционного усилителя, отличающееся тем, что для расширения диапазона измерения на малых и больших уровнях мощности в его цепь обратной связи последовательно включены логарифмический диод D и резистор R, а с целью изменения степени фильтрации на различных уровнях мощности параллельно с ними включен конденсатор C, который придает устройству свойства самонастраивающегося фильтра.
