ICS 27.120.10 F60 备案号：38340-2013 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 20150—2012 代替EJ/T678-1992 核电厂自给能中子探测器 特性和测试方法 Characteristics and test methods of self-powered neutron detectors for nuclear power plants 2012-10-19发布 2013-03-01实施 发布 国家能源局 NB/T20150—2012 目 次 前言 1范围.. 2规范性引用文件 3术语和定义. 4一般特性. 5机械结构和材料特性 5.1机械结构 5.2材料特性 6核特性... 7探测器应用... 7.1总则. 7.2注量率测量-堆芯监测. 7.3闭环控制.. 7.4堆芯保护.. 7.5分级... 8探测器设计... 8.1本底噪声.. 8.2响应时间 8.3寿命. 8.4机械设计和电气连接， 9测试方法 9.1总则... 9.2定型试验.... 9.3产品试验.. 10探测器校准， 10.1总则.. 10.2绝对校准. 9 10.3比较校准. 9 10.4堆内校准... 10.5校准程序. 10.6校准周期. 10 附录A（资料性附录） 自给能中子探测器原理.. 11 参考文献. 20 NB/T 201502012 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替EJ/T6781992《自给能中子探测器》，与EJ/T678—1992相比，主要技术变化如下： 修改了标准的适用范围（见第1章，1992年版第1章）； 修改了规范性引用文件的内容（见第2章，1992年版第2章）； 增加了术语和定义（见3.1）； 一删除了关于自给能中子探测器产品型号的描述（见1992年版第4章）； -增加了采用银、铂、二氧化铪发射体的探测器特性（见第6章和附录A）； 删除了标志、包装、运输、贮存的规定（见1992年版的第8章）； 增加了探测器校准的原则（见第10章）。 本标准使用了重新起草法参考了IEC61468:2000《核电厂堆芯仪表自给能中子探测器特性和测试 方法》与IEC61468:2000的一致性程度为非等效。 本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。 本标准由核工业标准化研究所归口。 本标准起草单位：中国核动力研究设计院。 本标准主要起草人：杨戴博、刘艳阳、李文平、吕渝川、袁彬。 本标准于1992年7月首次发布，本次为第一次修订。 II NB/T20150—2012 核电厂自给能中子探测器 特性和测试方法 1范围 本标准规定了核电厂自给能中子探测器的特性和测试方法。 本标准适用于核电厂白给能中子探测器。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本 文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T15474核电厂安全重要仪表和控制系统功能分类 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 本底补偿backgroundorlead-compensation 一种用来修正自给能中子探测器本底电流的方法。通常情况下，通过在堆芯仪表组件里设置一个 无发射体的本底探测器，或者通过在探测器内部增加一根补偿引线来实现。 3. 2 β衰变betadecay 原子核通过弱相互作用放射正β粒子、负β粒子或俘获轨道电子的放射性衰变过程的总称。负β衰 变使该核的原子序数增加1，正β衰变或轨道电子俘获使该核的原子序数减少1，但均不改变其原子核 的质量。 3. 3 燃耗burn-up 反应堆运行期间，由核变换引起的核素浓度的减少。 3. 4 （中子探测器）燃耗寿命burn-uplife（ofaneutrondetector） 中子探测器对给定能量分布的中子注量所能承受的估计值。超过此值后，探测器的灵敏材料将消 耗到使探测器的性能指标超出规定的容差。 3. 5 俘获 capture 原子或原子核获得粒子的过程。 1 NB/T20150——2012 3. 6 康普顿效应Comptoneffect X辐射和辐射光子被物质散射的一种效应。散射是由光子与可被看成是自由电子的电子相互作用 而发生的。入射光子的部分能量和动量转移给电子，其余部分被散射光子带走。 3.7 截面cross-section 入射粒子与靶核之间发生某种特定相互作用几率的度量。它是指每一靶核发生某种指定过程所生 成的粒子数除以该入射粒子的注量所得的商，其量纲为平方厘米。 截面的常用单位是靶恩（barn，简写为b），1b=10-24cm² 3.8 衰变常数decayconstant(2) 放射性核素在单位时间内进行自发衰变的几率。衰变常数由公式（1）得出： 1 dN 2= . (1) p N 式中： 入一衰变常数； N一在时间t时存在的该核素的数目。 3. 9 延迟响应delayedresponse 置于阶跃变化的中子注量率中，探测器产生信号的时间延迟或滞后。平均滞后时间为t1z/ln2,其中， t1/2是产生信号的放射性同位素的半衰期。产生的信号在中子注量率阶跃后，经过约5倍半衰期（t1/z2） 的时间达到平衡。 3.10 平衡响应equilibriumresponse 对于β衰变自给能中子探测器，当发射体的中子俘获率和发射体放射性同位素的衰变率相等时产 生的响应（信号）。 3. 11 半衰期tu/2half-lifetin 在单一的放射性衰变过程中，放射性活度降至原有值一半所需要的时间。 3. 12 堆芯中子探测器 in-coreneutrondetector 用于测量堆芯或反应堆主包壳内某确定点或某区域的中子注量率或中子注量的固定的或可移动的 中子探测器。 3. 13 自给能中子探测器(SPND）self-poweredneutrondetector(SPND） 2 NB/T20150—2012 无需外加电源，通过其发射体（灵敏材料）与中子的作用，将入射辐射转化为电信号的探测器。 3.14 一体式自给能中子探测器integralself-poweredneutrondetector 连接电缆是探头的延伸的一种自给能中子探测器。即：发射体直接与信号芯线相连，两部分有共 同的绝缘体，探测器的收集极同时也是探测器连接电缆的外壳（见图1）。 3.15 模块式自给能中子探测器 modularself-poweredneutrondetector 通过机械连接、焊接或者钎焊将探头(发射体、绝缘体、收集极)与连接电缆（信号芯线、绝缘体、 外壳）连接的自给能中子探测器（见图2）。 3.16 光电效应photoelectriceffect 光子被原子吸收发射轨道电子的现象。某些介质表面吸收光子、发射电子也称为光电效应。 3.17 瞬发响应 promptresponse 基于(n,Y,e)反应的白给能中子探测器产生的响应。 3.18 放射性同位素 radioisotopes 某种元素中发生放射性衰变的同位素。 3.19 自屏蔽self-shielding 在发射体内发生的自吸收：随着发射体直径增大，在发射体内产生的电子的逃逸几率减小，电流 产生效率降低。 3. 20 热中子thermalneutrons 与所在介质处于热平衡的中子。 3. 21 中子探测器的使用寿命 useful lifeofaneutrondetector 在规定范围内的辐射和环境条件下，探测器特性指标超过规定偏差时的工作寿命。可用入射粒子 的注量等来表示。 4一般特性 在自给能中子探测器里，中子与原子核相互作用，产生与中子注量率成比例关系的电流。相对于 其他类型的堆芯中子探测器，自给能中子探测器有如下特点： 无需外加电源； 3 NB/T 201502012 结构简单、坚固； 尺寸相对较小，适合堆内安装； 在堆内温度和压力条件下，具有良好的稳定性； 一燃耗较低（取决于所选发射体的材料）； 中子灵敏度相对较低，限制了其使用范围； 一对采用某些材料作发射体的探测器，需要进行本底补偿； 一对采用某些材料作发射体的探测器，信号响应有延迟。 5机械结构和材料特性 5.1机械结构 典型的自给能中子探测器是由内部电极（发射体）、绝缘体、外部电极（收集极）和连接电缆组 成，结构上跟同轴电缆类似。 自给能中子探测器结构是连接电缆和探头是一个整体，连接电缆的信号芯线直接与发射体相连， 两部分有共同的绝缘体。探头发射体的收集极同时也是探测器连接电缆的外壳。这种结构的探测器称 为一体式自给能中子探测器（见图1）。自给能中子探测器也可由独立的探头和连接电缆组装而成，这 种结构的探测器称为模块式自给能中子探测器（见图2）。 信号芯线 气密封 发射体 Y 增部密对塞 收集板/外壳 绝维体 图1 一体式自给能中子探测器 纯缘体 信号芯线 气密封 发射体 端部密封塞 钰焊 电缆外壳 套管 收集极/探头外壳 图2模块式自给能中子探测器 自给能中子探测器可作为一个单独的元件安放在反应堆堆芯内，对于核电厂而言，更具有代表性 的情况是，多个探测器围绕一个中心筒体构成一个组件，中心筒体内放置用丁校准的敏感元件。附录 A.5给出了用于轻水堆和重水堆核电站的典型探测器组件配置。 4