Исследование моделей родиевого эмиттера детектора прямого заряда

Abstract

Представлены результаты численного моделирования в коде MCNP процесса формирования сигнала детектора прямого заряда (ДПЗ), который образуется в результате активации ядер эмиттера детектора под действием нейтронов, генерируемых в твэлах ТВС. Для учета неравномерности выгорания эмиттера по радиусу исследования проводились на модели, в которой эмиттер разделен на 10 равных по толщине слоев. Продемонстрировано, что основной вклад ~88 % в сигнал ДПЗ обеспечивают четыре периферийных слоя эмиттера. Определен вклад различных участков эмиттера в формирование сигнала ДПЗ в процессе выгорания родия в течение срока эксплуатации ДПЗ в системе внутриреакторного контроля (СВРК). Результаты моделирования позволяют определить сигнал ДПЗ при изменении в течение топливной кампании спектральных характеристик нейтронного потока в месте расположения ДПЗ. Исследована и предложена модель ДПЗ большей нейтронной чувствительности, в которой, тем не менее, используется меньшее количество дорогостоящего родия.

Наведено результати числового моделювання в коді MCNP процесу формування сигналу детектора прямого заряду (ДПЗ), який утворюється в результаті активації ядер емітера детектора під дією нейтронів, що генеруються у твелах тепловиділяючої збірки. Для врахування нерівномірності вигоряння емітера по радіусу дослідження проводились на моделі, в якій емітер розділений на 10 рівномірних по товщині шарів. Продемонстровано, що основний внесок ~88 % у сигнал ДПЗ забезпечують чотири периферійні шари емітера. Визначено внесок різних зон емітера у формування сигналу ДПЗ у процесі вигоряння родію протягом експлуатації ДПЗ у системі внутрішньореакторного контролю. Результати моделювання дозволяють визначити сигнал ДПЗ при зміні протягом паливної кампанії спектральних характеристик нейтронного потоку в місці розташування ДПЗ. Досліджено й запропоновано модель ДПЗ із більшою нейтронною чутливістю, в якій, проте, використовується менша кількість вартісного родію.

The paper presents the results of MCNP simulation of the self-powered neutron detector (SPND) signal formation as a result of emitter nuclei activation under the irradiation with neutrons generated in the fuel assemblies. To account for the non-uniformity of emitter burnup along the radius, its model was divided radially into 10 layers of equal thickness. It has been shown that the main contribution of about 88 % of SPND signal is provided by the four peripheral emitter layers. The contribution of different parts of emitter to the SPND signal formation throughout the lifetime of the SPND in the In-Core Monitoring System was found. Simulation results allow us to determine the SPND signal when the spectral characteristics of the neutron flux at the detector location change during the fuel campaign. The study has investigated and proposed a SPND model with the higher neutron sensitivity even though a smaller amount of expensive rhodium is used.