一种堆芯中子通量测量装置及测量电路保护方法与流程

本发明涉及核动力设备堆芯中子通量测量领域，具体地，涉及一种堆芯中子通量测量装置及测量电路保护方法。

背景技术：

随着反应堆设计要求的提高，堆芯中子通量测量技术从原来的移动式中子探测器离线间断式测量模式向固定式自给能探测器在线实时测量模式发展。而自给能探测器发射体材料主要包括铑、钒等，具有结构简单可靠，能在高温下工作和不需要偏压等优点。

但是由于自给能探测器一旦放入中子场中，就会产生信号电流，探测器输出端悬空时，自给能探测器与探测器外壳(即信号地)很快产生一个较高的电压，如不采取任何措施直接将探测器输出端连接到二次仪表测量电路时，容易损坏二次仪表测量电路，导致测量电路的可用性、稳定性和可靠性下降。

本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，直接将探测器输出端连接到二次仪表测量电路，存在容易损坏二次仪表测量电路的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种堆芯中子通量测量装置及测量电路保护方法，解决了直接将探测器输出端连接到二次仪表测量电路，存在容易损坏二次仪表测量电路的技术问题，实现了对自给能探测器累积电荷进行泄放，从而将探测器输出端的电压降低到二次仪表测量电路所能承受的安全电压，对测量电路进行保护，防止高电压损坏测量电路的技术效果。

本申请的重点以及创造性体现在发明人通过创造性的劳动对技术问题的发现，虽然解决技术问题的手段属于常规手段，但是该技术问题在核动力堆芯中子通量测量领域容易被忽视，特别是在没有对自给能探测器探测原理进行深入研究及试验是无法发现相应的技术问题的，具体为：

自给能探测器探测原理图如图1所示，发射体吸收中子活化，活化的发射体放出高能β粒子，β粒子以一定概率逃脱发射体并穿越绝缘体空间电荷电势峰，然后被收集体收集，这样发射体带正电，探测器输出一小电流。从自给能探测器的探测原理可以看出，自给能探测器一旦放入中子场中，就会产生信号电流，探测器输出端悬空时，自给能探测器与探测器外壳(即信号地)相当一个电容，探测器产生的电流会对其进行充电，很快产生一个较高的电压，这时，将探测器输出端连接到二次仪表测量电路时，会损坏测量电路，导致测量电路的可用性、稳定性和可靠性下降。

本申请中的装置和方法适用于自给能探测器的测量电路，自给能探测器输出端悬空时，由于自给能探测器与其外壳构成了一个对地等效电容，使得探测器信号电流对该电容充电，很快产生一个较高电压，因此必须在测量电路的前端采取措施，防止该电压对之后接入的测量电路造成损坏；

通过在测量电路前端加入泄放器件的方式，使得测量电路接入后累积电荷迅速泄放，电压降低到测量电路所能承受的安全电压，从而保护测量电路；泄放器件并不局限于ESD保护二极管，只要使用元器件达到泄放自给能探测器累积电荷降低电压目的，都属于本申请的保护点。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种堆芯中子通量测量装置，所述装置包括：

自给能探测器、二次仪表测量电路，二次仪表测量电路为现有技术中常用的测量电路，主要包括信号的放大、滤波、A/D转换、计算处理等单元，实现对自给能探测器电流信号的采集和处理，其中，所述自给能探测器与所述二次仪表测量电路之间连接有泄放器件。

其中，利用泄放器件就可以对自给能探测器内产生的电能进行释放，对二次仪表测量电路进行保护。

其中，所述泄放器件具体包括：ESD保护二极管、电阻、电容等。

其中，在对多种器件的对比分析、试验中，发现ESD保护二极管能很快的泄放掉累积电荷，将电压降低到安全范围，并且不会对自给能探测器电流造成较大影响。

其中，所述装置还包括：屏蔽电缆，其中，自给能探测器的信号引出线连接与泄放器件之间连接有所述屏蔽电缆。所谓屏蔽电缆是在电缆周围屏蔽绝缘来减少电磁干扰(EMI)的一种特殊电缆，屏蔽电缆可以使外界电磁辐射及磁场辐射直接入地而对内层电线不产生干扰。一般情况，屏蔽电缆有两层屏蔽层,网状编织线是防磁场辐射的,铝箔层是用来防电磁辐射的。屏蔽层一定要接地，才能起到良好的屏蔽作用。外界的频率较高的电磁场在穿过屏蔽层时，会产生涡流而损耗掉。

其中，所述自给能探测器具体包括：自给能探测器主体和自给能探测器外壳，自给能探测器主体包括：发射体、绝缘体、收集极。自给能探测器外壳内设有信号芯线和绝缘材料，信号芯线与信号引出线连接，发射体与信号芯线连接，自给能探测器主体内为空腔状，发射体与收集极之间设有绝缘体。

另一方面，本申请还提供了一种用于自给能探测器测量电路的前端保护方法，所述方法为自给能探测器测量电路前端连接有泄放器件，所述泄放器件用于泄放测量电路接入后累积的电荷。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

因增加泄放器件进行测量电路的前端保护，可以将自给能探测器累积电荷产生的高压降低到测量电路所能承受的安全电压，使得自给能探测器测量电路的可靠性得以提升；解决了现有的堆芯中子通量测量装置存在容易损坏的技术问题，实现了对自给能探测器产生的电能进行释放，对二次仪表测量电路进行保护，堆芯中子通量测量装置不容易损坏的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中自给能探测器探测原理示意图；

图2是本申请中堆芯中子通量测量装置的结构示意图；

其中，1-发射体，2-绝缘体，3-收集极，4-信号芯线，5-铠装外壳，6-绝缘材料，7-信号引出线，8-屏蔽电缆，9-ESD保护二极管，10-测量电路。

具体实施方式

本发明提供了一种堆芯中子通量测量装置及测量电路保护方法，解决了直接将探测器输出端连接到二次仪表测量电路，存在容易损坏二次仪表测量电路的技术问题，实现了对自给能探测器累积电荷进行泄放，从而将探测器输出端的电压降低到二次仪表测量电路所能承受的安全电压，对测量电路进行保护，防止高电压损坏测量电路的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一：

在实施例一中，提供了一种堆芯中子通量测量装置，请参考图1-图2，所述装置包括：

自给能探测器、二次仪表测量电路，其中，所述自给能探测器与所述二次仪表测量电路之间连接有泄放器件；所述泄放器件具体包括：ESD保护二极管、电阻、电容中的一种或几种；所述装置还包括：屏蔽电缆，其中，自给能探测器的信号引出线连接与泄放器件之间连接有所述屏蔽电缆。

在堆上试验中，将自给能探测器输出端悬空放置一段时间后，测量得到自给能探测器的电压值最高可接近90V，这是由于自给能探测器和外壳构成了一个电容，其产生的探测器电流对该电容充电形成的高压。如此高的电压，如果不在二次仪表测量电路的前端加入泄放器件，会直接对二次仪表中的不耐高压器件造成损害。二次仪表前端的泄放器件可以任意选择，只要能做到迅速泄放自给能探测器累积电荷，降低到测量电路所能承受的安全电压即可。

在对多种器件的对比分析、试验中，发现ESD保护二极管能很快的泄放掉累积电荷，将电压降低到安全范围，并且不会对自给能探测器电流造成较大影响。如图2，在自给能探测器输出信号通过8屏蔽电缆与10测量电路连接之间，增加一个对地的9ESD保护二极管，起到保护测量电路的作用。

在中国核动力研究设计院华龙一号先进堆芯测量系统中，对每路自给能探测器的测量插件信号电流输入端和补偿信号输入端，都加入对地的ESD保护二极管。在堆上试验中，进行带电插拔试验，没有出现测量插件烧坏的现象，确实实现了对测量插件的前端保护。

自给能探测器输出端悬空时，可以等效为一个开路电容，其产生的信号电流将对电容充电累积电荷，很快产生一个较高电压，将损坏之后接入的测量电路。本发明是一种利用泄放器件保护自给能探测器测量电路的方法，实际应用中使用ESD保护二极管将自给能探测器累积电荷泄放，使电压降低到测量电路所能承受的安全电压，实现了对测量电路的保护。

自给能探测器输出端悬空时，由于自给能探测器与其外壳构成了一个对地等效电容，使得探测器信号电流对该电容充电，很快产生一个较高电压，该电压将对之后接入的测量电路造成损坏。通过在测量电路前端加入泄放器件的方式，使得测量电路接入后累积电荷迅速泄放，电压降低到测量电路所能承受的安全电压，保护测量电路。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

因增加泄放器件进行测量电路的前端保护，可以将自给能探测器累积电荷产生的高压降低到测量电路所能承受的安全电压，使得自给能探测器测量电路的可靠性得以提升；解决了现有的堆芯中子通量测量装置存在容易损坏的技术问题，实现了对自给能探测器产生的电能进行释放，对二次仪表测量电路进行保护，堆芯中子通量测量装置不容易损坏的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。