Глава 1 проект системы регистрации сигналов узла детектирования дмнп

ДМНП состоит из трехкамерного блока детектирования, используемого в качестве первичного преобразователя нейтронного потока, и системы обработки сигналов и сбора данных.

Требуемый динамический диапазон ДМНП составляет 7 декад, а с учетом требования калибровки детекторов расширяется до 10 декад. При отсутствии требований к динамическим характеристикам измерительного канала такой динамический диапазон может быть получен с использованием одной ионизационной камеры деления. Однако требования к метрологическим характеристикам ДМНП о том, что погрешность измерения нейтронного потока должна быть не более 10% и временное разрешение - не менее 1мс оказываются очень жесткими для выполнения системы с использованием одной ИКД.

С целью расширения динамического диапазона при выполнении требований к динамическим и метрологическим характеристикам использовано несколько камер деления в едином блоке детектирования с делящимся веществом U₂₃₅иU₂₃₈. ИКД различаются массой делящегося вещества и имеют чувствительность, меняющуюся в диапазоне 1:10:100. Это позволяет обеспечить необходимое перекрытие рабочих диапазонов по измерению плотности потока нейтронов в местах размещения блоков детектирования.

Концептуальный проект диагностики ДМНП предусматривает использование 18 ИКД. Камеры объединены в три модуля, в каждом модуле по 3 ИКД с U₂₃₅и 3 ИКД сU₂₃₈. Ожидаемый средний заряд в импульсе ИКД при регистрации нейтронов составляет ~ 10^-13Кл.

Использование ИКД с разной чувствительностью позволяет при проведении измерений всегда находиться во флуктуационном или токовом режиме работы измерительного тракта.

Импульсный режим измерительного тракта также реализуется. Однако использование импульсного режима предусматривается только в целях калибровки измерительных каналов по источнику нейтронов и диагностике каналов измерения.

Схема входной части измерительного канала – блока нормализации - для подключения ИКД приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема входной части измерительного канала – блока предварительной обработки.

Питание ионизационной камеры деления (ИКД) осуществляется от управляемого источника высоковольтного напряжения (ИВН). Выходной сигнал ИК подается на вход предварительного усилителя импульсов (ПУИ) и вход усилителя тока (УТ).

Токовая составляющая сигнала ИКД преобразуется в напряжение (U_т) на усилителе тока. Сигнал с выхода ПУИ подается на три фильтра нижних частот с разными коэффициентами усиления (Ф1, Ф2 и Ф3) и на усилители импульсов (УИ1 и УИ2). Сигналы фильтров используются для расчета плотности нейтронного потока при работе во флуктуационном режиме, выходной сигнал УИ1 сравнивается с порогом дискриминации (U_п) и используется для расчета плотности нейтронного потока при работе в импульсном режиме.

Для выполнения диагностики измерительного канала имитатором импульсов формируются импульсы, подаваемые на входы предварительного усилителя импульсов. Отклик на тестовый импульс усиливается усилителем импульсов УИ2. Прохождение этих сигналов через ИКД по кабельной линии связи, возникновение незапланированных отражений, отсутствие или ослабление отклика являются признаками того или иного отказа. При этом диагностике подвергаются все составные части измерительного канала.

Три блока нормализации управляются одним функциональным контроллером на базе шасси NI PXIe-1075. Схема ДМНП, состоящего из трех измерительных каналов показана на рисунке 2.

Рисунок 2 -Схема трехканального ДМНП

Сигналы напряжения с выходов фильтров, усилителя тока, усилителя частоты, а также напряжения контроля высокого напряжения и порога дискриминации оцифровываются модулем NI PXIe-6368, где производится их измерение (сигналы U_ф1,U_ф2иU_ф3оцифровываются с частотой дискретизации 2MS/s, сигналыU_т,U_{выс_к}иU_{п_к}– 10 кS/s).

Выходной сигнал УИ2 (U_имп) оцифровывается модулемNI5761R/NIPXIe-7966Rс частотой 100 MS/s и используется при диагностике с целью восстановления формы импульса. Параллельно этот сигнал передается в аналоговой форме по оптоволоконной линии связи вDiagnostics Buildingс целью оперативной ручной диагностики канала и, в перспективе, подключения спектрометрической аппаратуры. Также для диагностических целей используются сигналы контроля сформированных высоковольтного напряжения (U_{выс_к}) и порога дискриминации (U_{п_к}).

Для управления входной частью используются аналоговые и дискретные сигналы, формируемые модулем PXIe-6368.

Тактирование циклов измерения и привязка измерительной информации к реальному времени выполняется при помощи модуля таймера и синхронизация NI PXIe-6683H.

Все измеренные сигналы передаются в локальный компьютер LC, где производится их дальнейшая обработка (цифровая фильтрация, сшивка) и передающий информацию в CODAC (Control, Data Access and Communication - центральная система управления, ответственная за эксплуатацию устройства ИТЭР). Связь шасси NI с локальным компьютером выполняется по оптическому канналу связи на основе модуля NI PXIe-8375. Применение оптической линии связи обеспечивает надежную высокоскоростную передачу данных и гарантирует гальваническую развязку измерительной и вычислительной частей ДМНП.

Как отмечалось ранее, калибровка измерительных каналов будет осуществляться при помощи источника нейтронов, перемещаемого по объему камеры реактора. Калибровка будет осуществляться поканально, начиная с первоначальной калибровки каналов с максимальной чувствительностью по источнику нейтронов и заканчивая калибровкой каналов с менее чувствительными камерами.[2]