Optimization and Application of Polarization Voltage Selection Method for 235U Micro Fission Ionization Chamber
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摘要: 为解决235U微型裂变电离室连续在多个中子注量水平差异较大的通道进行中子注量测量时无法正确选择工作电压导致坪斜较大的问题，本研究结合235U微型裂变电离室的饱和电流和进入饱和区的起始电压均随中子注量增大而增大的特性，采取分别在最低和最高中子注量测量通道执行坪曲线试验，据此建立235U微型裂变电离室在2个测量通道中的坪斜特性曲线，定义其中坪斜变化较小的范围为最优工作电压范围，并以最优工作电压范围和工作电压实际允许调节范围取交集的方法选取实际工作电压，该实际工作电压可使得介于最低和最高中子注量之间所有测量通道的坪斜均保持在相对低的水平。实际应用证明，根据该最优工作电压范围取交集法选取的实际工作电压，对于所有中子注量水平测量通道都是均衡最优的。
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关键词:
- 235U微型裂变电离室 /
- 中子注量 /
- 坪斜 /
- 最优工作电压范围 /
- 交集
Abstract: In order to solve the problem that the plateau slope is bigger with a wrong polarization voltage when 235U micro fission ionization chamber works continuously in different neutron flux measurement channels, this study combines the characteristics that the saturation current of 235U fission ionization chamber and the initial voltage entering the saturation region increase with the increase of neutron fluence, and performs the plateau curve test in the lowest and highest measurement paths respectively. Based on this, the plateau slope characteristic curves of the 235U fission ionization chamber in the two measurement channels are established, and the range where the plateau slope changes slightly is defined as the optimal polarization voltage range. The actual polarization voltage is selected by intersecting the optimal polarization voltage range and the actual allowable adjustment range of polarization voltage, so that the plateau slope of all measurement channels between the lowest and highest neutron fluence can be kept at a relatively low level. The practical application proves that the actual polarization voltage selected by the intersection method according to the optimal polarization voltage range is balanced and optimal for all neutron flux level measurement channels. -
图 1 235U微型裂变电离室结构示意图
Figure 1. Schematic Diagram for Structure of 235U Micro Fission Chamber
图 2 235U微型裂变电离室典型坪曲线和坪斜曲线
Figure 2. Typical Plateau Curve and Plateau Slope Curve for 235U Micro Fission Chamber
图 3 某核电厂4号机组和6号机组2号235U微型裂变电离室在不同中子注量下的坪曲线
FP—满功率
Figure 3. Plateau Curves of No.2 235U Micro Fission Chamber of Unit 4 and Unit 6 in a Nuclear Power Plant under Different Neutron Fluences
图 4 某核电厂4号机组和6号机组2号235U微型裂变电离室在不同中子注量下的坪斜曲线
Figure 4. Plateau Slope Curves of No.2 235U Micro Fission Chamber of Unit 4 and Unit 6 in a Nuclear Power Plant under Different Neutron Fluences
图 5 某核电厂4号机组2号235U微型裂变电离室在不同燃料循环同一中子注量下的坪曲线和坪斜曲线
Figure 5. Plateau and Plateau Slope Curves of No.2 235U Micro Fission Chamber of Unit 4 in a Nuclear Power Plant under Different Fuel Cycles and Same Neutron Fluence
表 1 某核电厂6号机组100%FP平台不同中子测量通道的相对功率
Table 1. Relative Power of Different Neutron Measurement Channels on 100%FP Platform of Unit 6 in a Nuclear Power Plant
235U微型裂变电离室 1号 2号 3号 4号 5号 通道号 相对功率/ % 通道号 相对功率/ % 通道号 相对功率/ % 通道号 相对功率/ % 通道号 相对功率/ % 9 0.603 12 0.732 27 0.605 37 0.667 43 0.741 1 0.642 16 0.978 22 0.927 32 0.744 41 0.753 6 0.761 13 1.009 30 1.028 34 0.759 42 1.011 10 0.815 17 1.052 28 1.029 39 1.037 44 1.046 7 0.950 18 1.065 21 1.031 33 1.051 46 1.054 8 0.964 14 1.098 29 1.031 35 1.057 47 1.084 4 1.033 15 1.114 23 1.039 38 1.061 45 1.099 5 1.047 20 1.148 25 1.119 36 1.079 50 1.190 3 1.073 11 1.162 26 1.158 31 1.100 49 1.239 2 1.090 19 1.225 24 1.242 40 1.141 48 1.252 相对功率—某组燃料组件产生的功率与所有燃料组件产生功率平均值的比值，其与中子注量水平成正比，故此处以相对功率水平代表中子注量水平 
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表 2 某核电厂6号机组2号235U微型裂变电离室最优工作电压范围取交集法选取的实际工作电压
Table 2. Actual Polarization Voltage Selection Using Intersection Method Based on Optimal Polarization Voltage Range for No.2 235U Micro Fission Chamber of Unit 6 in a Nuclear Power Plant
项目 最优工作电压范围/V 最低中子注量通道（12号） 110~147 最高中子注量通道（19号） 143~168 工作电压实际允许调节范围 80~165 三者交集 143~147
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表 3 某核电厂6号机组2号235U微型裂变电离室使用不同选取方法确定的工作电压和坪斜对比
Table 3. Comparison of Polarization Voltages and Plateau Slopes Selected by Different Methods for No.2 235U Micro Fission Chamber of Unit 6 in a Nuclear Power Plant
选取方法 坪斜 /(%·V−1) 优缺点 最低中子
注量通道（12号）最高中子
注量通道（19号）使用推荐工作
电压128 V0.0373 0.1162 优点：低中子注量通道坪特性较好；
缺点：高中子注量通道坪特性较差，且在坪区内部103~128 V区间存在电流尚未进入饱和区的情况坪斜最小值对应
的工作电压法0.0358 0.1351 优点：以12号通道的最小坪斜确定工作电压为125 V，低中子注量通道坪特性较好；
缺点：高中子注量通道坪特性较差，且在坪区内部103~128 V区间存在电流尚未进入饱和区的情况0.0575 0.0519 优点：以19号通道的最小坪斜确定工作电压为155 V，低、高中子注量通道坪特性都比较均衡；
缺点：低、高中子注量通道坪特性都稍高饱和电流法 由于235U裂变电离室的供电电压上
限仅为195 V，而I1.1超出实际坪曲线
的测量范围，故无法根据式（5）计
算推荐工作电压该方法不适用 最优工作电压
范围取交集法0.0484 0.0569 优点：低、高中子注量通道坪特性都比较均衡且较低。最优方案：工作电压为145 V
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