堆內自給能中子探測器信號電流計算方法研究

吳雄 張香菊 羅世杰 蔣潔瓊

1（中國科學技術大學 合肥 230026）

2（中國科學院合肥物質科學研究院 核能安全技術研究所 合肥 230031）

3（中廣核研究院有限公司 深圳 518031）

為了核反應堆的安全控制和堆芯中子注量率的監測，自給能中子探測器（Self-Powered Neutron Detectors，SPNDs）被廣泛應用于核反應堆尤其是大型反應堆的監測與保護系統。先進反應堆的設計不僅需要滿足最高的安全標準，同時還要考慮核電廠的效益，增加發電量和降低發電成本，以提高經濟性。隨著反應堆的輸出功率不斷提升，堆芯活性區尺寸也逐漸增加。另一方面，為了減小堆芯中子泄漏和展平功率分布，通常采用圍板和水的重反射層結構，其對中子和γ射線存在較強的屏蔽作用［1］。堆芯信息傳遞至堆外探測器時信號會發生失真和畸變，導致其難以精確測量堆芯中子注量率的大小和分布。SPND是一種堆內固定式中子探測器，能夠承受反應堆內嚴苛、惡劣的環境。其安裝在堆芯燃料組件的中央儀表管孔道內，直接對堆芯中子注量率和功率進行監測。然后通過監測系統將重要的反應堆運行參數（如Fq、FΔh、ΔI等）信息實時傳遞給核電操作員，并對堆芯狀態做出預測，確保反應堆的安全、穩定運行。

SPND無需外界提供能量，其通過自身的中子靈敏材料與堆內中子發生反應產生電流信號，該信號大小正比于入射中子注量率［2］。工程上最為常見的SPND中子靈敏材料有銠、釩和鈷等［3］。根據其與中子反應的物理特征可分為兩種類型：衰變型探測器和瞬發型探測器［4］。……