基于发射体反应解析的自给能中子探测器长期性能演变分析

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作者 王天喜 李俊 +2 位作者 别业旺 李钊同 李克亮 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第11期1742-1749,共8页

自给能中子探测器(Self-Powered Neutron Detector,SPND)的长期性能对先进反应堆的安全运行具有重要意义。然而,当前相关研究多依赖于计算成本较高的蒙特卡洛模拟或在役实验数据,缺乏统一的解析理论框架。本研究采用发射体反应解析方法... 自给能中子探测器(Self-Powered Neutron Detector,SPND)的长期性能对先进反应堆的安全运行具有重要意义。然而,当前相关研究多依赖于计算成本较高的蒙特卡洛模拟或在役实验数据,缺乏统一的解析理论框架。本研究采用发射体反应解析方法,通过核反应与衰变方程,推导得到铑、钒、钴三种SPND灵敏度随时间及累积中子注量演变的数学模型。研究结果显示,铑SPND的灵敏度呈高燃耗驱动的指数衰减趋势;钒SPND因核反应截面极低,在整个服役期内灵敏度近乎恒定,其寿命主要由材料耐受性决定;钴SPND则受制于因燃耗产物钴-60累积造成的本底信号污染,为此,本研究引入了“信息寿命”概念进行量化。本研究揭示了主流SPND长期性能内在物理规律,为SPND的可靠性评估及反应堆堆芯在线监测提供了理论参考。 展开更多

关键词 自给能中子探测器(spnd) 长期性能 灵敏度 堆芯监测

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时空信息融合的堆芯自给能中子探测器故障检测与隔离方法 被引量：3

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作者 林蔚青 缪希仁 +3 位作者 陈静 卢燕臻 许勇 江灏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期9310-9322,I0017,共14页

自给能中子探测器(self-powered neutron detector,SPND)作为新一代核电厂的重要核测设备,其健康状态关乎反应堆安全运行。鉴于现有故障检测方法侧重于时域分析以构建数据驱动模型,未充分考虑SPND在堆芯内的全局空间耦合关系,为此,该文... 自给能中子探测器(self-powered neutron detector,SPND)作为新一代核电厂的重要核测设备,其健康状态关乎反应堆安全运行。鉴于现有故障检测方法侧重于时域分析以构建数据驱动模型,未充分考虑SPND在堆芯内的全局空间耦合关系,为此,该文提出一种时空信息融合的堆芯SPND故障检测与隔离方法。首先,结合SPND运行数据与堆内探测器组件布局,构建面向SPND故障检测的时空图数据;其次,结合图卷积网络-门控循环单元(graph convolution network-gate recurrent unit,GCN-GRU)与故障隔离(fault isolation,FI)策略,设计SPND实时故障检测模型;最后,利用某地区压水堆历史监测数据与模拟故障样本进行算例分析,表明该方法可有效融合整体SPND的时空联合信息以重构个体SPND的电流信号,进而准确检测与隔离故障SPND,且具有较好的精确性和普适性。 展开更多

关键词 核电厂 自给能中子探测器 故障检测 故障隔离 图卷积网络 门控循环单元

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“华龙一号”铑自给能中子探测器信号电流成分分析 被引量：1

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作者 吴雄 蔡利 +3 位作者 张香菊 吴亭雨 罗世杰 蒋洁琼 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1030-1037,共8页

“华龙一号”是我国自主研发的第三代大型先进压水反应堆核电厂,其反应堆内数以百计的铑自给能中子探测器被用于堆芯在线监测。铑自给能中子探测器在反应堆内不仅受到中子照射,堆内的高强度γ射线也会产生噪声电流。同时,铑自给能中子... “华龙一号”是我国自主研发的第三代大型先进压水反应堆核电厂,其反应堆内数以百计的铑自给能中子探测器被用于堆芯在线监测。铑自给能中子探测器在反应堆内不仅受到中子照射,堆内的高强度γ射线也会产生噪声电流。同时,铑自给能中子探测器作为一种代表性的延迟响应探测器,其自身还存在一定份额的瞬发电流信号。这些特征使其电流组成成分相当复杂,精确确定有效电流信号并且剔除噪声信号对探测器的性能和测量精度至关重要。本文对铑自给能中子探测器的电流组成成分进行了详细分析,并基于蒙特卡罗方法提出了定量计算各部分电流的模型。计算结果表明,铑自给能中子探测器在“华龙一号”中的瞬发电流占总电流的比值约为8%,其中由光子引起的电流约为3%,该结果和实验值符合良好。该方法主要的优点在于可以模拟堆内不同中子、光子环境而不必依赖于大量的实验。同时该方法具有通用性,可对不同堆型的自给能中子探测器进行电流分析并提供有益的参考和借鉴。 展开更多

关键词 反应堆监测 铑自给能中子探测器 信号电流组成 “华龙一号” 蒙特卡罗方法

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自给能中子探测器发射体材料研究现状

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作者 李展 周殿伟 +7 位作者 税胡高远 肖韧 郭志琦 张元吉 杨爱香 朱定军 邵剑雄 陈熙萌 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2024年第3期392-403,共12页

本研究介绍了自给能中子探测器发射体的结构、类型及原理,并根据反应原理将发射体材料进行了分类,并且分别介绍了每一类材料的作用机制和特点。重点分析了铑、银、钒、钴、铪、铂、钼、铍等几种材料的物理特性、反应过程以及现有的灵敏... 本研究介绍了自给能中子探测器发射体的结构、类型及原理,并根据反应原理将发射体材料进行了分类,并且分别介绍了每一类材料的作用机制和特点。重点分析了铑、银、钒、钴、铪、铂、钼、铍等几种材料的物理特性、反应过程以及现有的灵敏度研究数据,并结合文献数据,对几种新的发射体材料应用前景进行了分析。结果表明,除上述工艺成熟的材料外,钽有希望成为灵敏度高、响应快速的新发射体材料,铍可以作为测量快中子的有效材料。 展开更多

关键词 自给能中子探测器 中子探测 堆芯探测 发射体 核材料

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MC方法计算自给能铑中子探测器灵敏度 被引量：6

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作者 吴雄 蔡利 +3 位作者 蒋洁琼 张香菊 卢皓亮 李冬生 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2022年第4期634-639,共6页

利用MC方法结合自给能探测器空间电场效应,计算了典型的铑探测器信号电流和灵敏度并与公开文献中的实验测量值做对比验证。结果表明:使用该方法的理论计算值与实验测量值吻合良好,证明该计算方法正确可靠,而且具备相当的精度,可为大型... 利用MC方法结合自给能探测器空间电场效应,计算了典型的铑探测器信号电流和灵敏度并与公开文献中的实验测量值做对比验证。结果表明:使用该方法的理论计算值与实验测量值吻合良好,证明该计算方法正确可靠,而且具备相当的精度,可为大型先进压水堆堆芯测量和自给能探测器的设计研发提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 核反应堆监测 铑自给能中子探测器 中子灵敏度 MC法

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铑自给能中子探测器的灵敏度 被引量：12

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作者 杨有琏 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 1989年第3期135-141,共7页

本文给出了铑自给能探测器的热中子灵敏度和中子灵敏度的理论计算公式、燃耗修正公式以及不同中子温度下的换算公式。运用这些公式对ZTRh 123型铑自给能探测器的热中子灵敏度和中子灵敏度进行了理论计算,并在反应堆中对其进行了实验验... 本文给出了铑自给能探测器的热中子灵敏度和中子灵敏度的理论计算公式、燃耗修正公式以及不同中子温度下的换算公式。运用这些公式对ZTRh 123型铑自给能探测器的热中子灵敏度和中子灵敏度进行了理论计算,并在反应堆中对其进行了实验验证。其结果表明,理论计算值和实验标定值是相吻合的。其偏差:热中子灵敏度为8.5％,中子灵敏度为3.9％。 展开更多

关键词 自给能 中子探测器 灵敏度

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CAP 1400核电厂堆芯钒自给能中子探测器设计与验证 被引量：10

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作者 李树成 胡铸萱 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2018年第5期699-702,共4页

本文针对国产钒自给能中子探测器本体材料选择、加工制造测试技术要求和中子性能指标等,通过相关性能试验、型式鉴定试验和反应堆堆上试验测试,验证确认国产钒探测器满足设计要求。

关键词 CAP 1400核电厂 堆芯仪表系统 自给能中子探测器 反应堆试验

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自给能中子探测器关键材料及元件的研制进展 被引量：1

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作者 王焱辉 刘奇 +7 位作者 赵安中 唐会毅 陈洁 罗顺安 曲选辉 刘庆宾 匡红波 薛泓元 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期10069-10074,10088,共7页

本文介绍了国内外自给能中子探测器的发展形势,详细分析了自给能中子探测器的结构特点、原理和应用,以及三代核电技术堆内核测系统的需求和使用寿命。阐述了自给能中子探测器用关键材料的国内外研制进展,重点分析了钒丝、铑丝和铠装信... 本文介绍了国内外自给能中子探测器的发展形势,详细分析了自给能中子探测器的结构特点、原理和应用,以及三代核电技术堆内核测系统的需求和使用寿命。阐述了自给能中子探测器用关键材料的国内外研制进展,重点分析了钒丝、铑丝和铠装信号电缆的制备工艺难点以及性能要求,阐明了钒丝、铑丝的高纯化与微量元素控制、尺寸精度与表面质量的稳定性、力学性能与加工性能的调控,以及铠装信号电缆的芯线、套管材料、绝缘材料的净化处理和变形加工。最后提出了自给能中子探测器材料与元件制造的应用潜力和研究方向。 展开更多

关键词 自给能中子探测器 钒丝 铑丝 铠装电缆

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温度对自给能中子探测器信号影响模拟研究 被引量：2

9

作者 何一川 张天义 《核电子学与探测技术》 北大核心 2017年第7期748-751,共4页

为探讨自给能探测器在使用现场温度改变对探测器灵敏度的影响,研究了自给能中子探测器在不同温度工况下电流信号与中子注量率的关系。中子注量率加权微观截面的计算,用以说明不同温度下探测器特性。结果表明:探测器灵敏度并非一个固定常... 为探讨自给能探测器在使用现场温度改变对探测器灵敏度的影响,研究了自给能中子探测器在不同温度工况下电流信号与中子注量率的关系。中子注量率加权微观截面的计算,用以说明不同温度下探测器特性。结果表明:探测器灵敏度并非一个固定常数,在不同工况下需要进行校正。 展开更多

关键词 自给能中子探测器 热中子 堆芯探测器 探测器灵敏度

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核电厂反应堆堆芯中子与温度探测器组件研制 被引量：9

10

作者 黄国良 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期267-270,共4页

针对ACP1000堆型,研制了用于反应堆堆芯核测系统的堆芯中子和温度测量探测器组件。论文介绍了探测器组件的设计、性能指标和试验结果。设计的堆芯中子和温度探测器组件集成了中子自给能探测器和测温元件并固定安装在堆内。试验结果表明... 针对ACP1000堆型,研制了用于反应堆堆芯核测系统的堆芯中子和温度测量探测器组件。论文介绍了探测器组件的设计、性能指标和试验结果。设计的堆芯中子和温度探测器组件集成了中子自给能探测器和测温元件并固定安装在堆内。试验结果表明测量敏感元件的性能满足设计要求,外壳和密封组件能保证反应堆一回路压力边界的要求。堆芯测量探测器组件一体化的设计可提高安全性和可靠性,实现实时测量,可用于反应堆保护。 展开更多

关键词 堆芯 中子 温度 自给能探测器

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“华龙一号”堆芯中子通量测量系统设计 被引量：8

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作者 杨戴博 李昆 +6 位作者 黎刚 万波 李丹 翁小惠 韦文彬 左思源 曾凤梅 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2021年第1期146-150,共5页

传统的二代核电厂普遍采用定期从压力容器底部插入中子探测器的方式来获得堆芯中子通量密度等信息,这种设计降低了反应堆的固有安全性。根据三代核电设计标准以及“华龙一号”堆芯中子通量测量系统的需求,本文设计了一套可用于实际工程... 传统的二代核电厂普遍采用定期从压力容器底部插入中子探测器的方式来获得堆芯中子通量密度等信息,这种设计降低了反应堆的固有安全性。根据三代核电设计标准以及“华龙一号”堆芯中子通量测量系统的需求,本文设计了一套可用于实际工程的三代核电堆芯中子通量测量系统。该系统由自给能中子探测器组件、信号处理柜和控制柜组成,在通过系统研发、工厂测试和K3级设备鉴定后已成功应用于“华龙一号”全球首堆核电机组。该系统与国外同类型设备相比,其整体性能指标达到了国际先进水平。 展开更多

关键词 华龙一号 堆芯中子通量测量系统 自给能中子探测器 信号处理柜 控制柜

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退火温度对钴发射体制备性能的实验研究

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作者 王焱辉 冯邻江 +5 位作者 唐会毅 王云春 谢勇 周寻 严俐 谢雨辰 《功能材料》 北大核心 2025年第5期5167-5172,5191,共7页

为研究不同退火温度对钴发射体的显微组织和力学性能的影响,利用高纯钴粉进行了熔炼和热加工制备出自给能中子探测器用钴发射体,并采用电子背散射衍射(EBSD)技术对样品进行了表征。实验结果表明,在600~900℃,随退火温度上升钴发射体晶... 为研究不同退火温度对钴发射体的显微组织和力学性能的影响,利用高纯钴粉进行了熔炼和热加工制备出自给能中子探测器用钴发射体,并采用电子背散射衍射(EBSD)技术对样品进行了表征。实验结果表明,在600~900℃,随退火温度上升钴发射体晶粒尺寸从2.69μm增加到19.79μm;FCC相随退火温度的升高晶粒取向随机,无明显的择优取向;且随温度的上升FCC相占比从29.7%下降到5.4%,而HCP相随退火温度的升高,随呈现出随机织构,但在600~800℃范围FCC相存在{110}〈111〉织构。钴发射体GND值随退火温度升高,变化范围为(0.37~0.81)×10^(14) m^(-2),抗拉强度、屈服强度和硬度呈现降低趋势,延伸率从3.2提高到8.7%。 展开更多

关键词 钴发射体 自给能中子探测器 显微组织 织构

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钒SPND中瞬发γ电流对堆芯测量的影响分析 被引量：3

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作者 邵睿智 曹良志 +2 位作者 李云召 司峰伟 杜超 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1568-1574,共7页

第三代商用压水堆AP1000堆芯中采用钒自给能中子探测器(SPND)实时监测堆芯内的功率分布,控制堆芯的安全稳定运行。然而,堆芯中的钒SPND不仅会对中子产生响应电流,也会对伴随裂变、俘获和衰变核反应产生的γ射线产生响应电流,从而影响SPN... 第三代商用压水堆AP1000堆芯中采用钒自给能中子探测器(SPND)实时监测堆芯内的功率分布,控制堆芯的安全稳定运行。然而,堆芯中的钒SPND不仅会对中子产生响应电流,也会对伴随裂变、俘获和衰变核反应产生的γ射线产生响应电流,从而影响SPND电流信号。为获得更加精确的SPND电流信号,使之正确表征堆芯工况,本文基于西安交通大学自主研发的压水堆堆芯分析程序NECP-Bamboo和蒙特卡罗模拟程序NECP-MCX,构建了SPND响应电流模拟分析平台;基于该平台,模拟了AP1000堆芯运行过程中的SPND响应电流,分析了瞬发γ电流对AP1000堆芯运行过程中堆芯测量的影响。结果表明:堆芯运行过程中,不同组件类型中的瞬发γ电流占比不同,大部分探测器的瞬发γ电流占比绝对值大于6.3%,不能忽略;瞬发γ电流对堆芯轴向通量偏差(AFD)测量值和功率重构会产生影响,只考虑中子电流时,堆芯AFD的测量值是计算值的1+α倍(α为瞬发γ电流占比),功率重构的测量值是计算值的1/(1+α),功率重构计算时对于不同类型组件需要使用不同α数值进行修正。 展开更多

关键词 AP1000 自给能中子探测器 瞬发γ电流 NECP-Bamboo

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