Результат интеллектуальной деятельности: ЦИФРОВОЙ ИМПУЛЬСНО-ТОКОВЫЙ КАЛИБРАТОР КИНЕТИКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано для поверки приборов измерения реактивности ядерных реакторов.

Известен калибратор (имитатор) кинетики ядерного реактора [1], содержащий измерительный усилитель, охваченный обратной связью, состоящей из шести RC-цепочек, инвертирующий усилитель, группу входных резисторов с ключами задания величины реактивности, резисторы формирования выходного тока с ключами выбора величины тока, коммутатор знака реактивности, преобразователь напряжение-частота, формирователь импульсов тока камеры деления и высоковольтный усилитель.

Недостатком такого калибратора является малый диапазон (2 декады) формирования выходного сигнала с нормируемой точностью, сложность изготовления калибратора из-за высоких требований к точности подбора RC-цепочек.

Известен калибратор (имитатор) кинетики ядерного реактора [2], содержащий цифроаналоговый преобразователь, измерительный усилитель, группу последовательных резистивных цепочек с электронными коммутаторами, блок программного управления.

Недостатком данного устройства является наличие бросков выходного сигнала при переключении диапазонов, что вносит существенную погрешность в процессе вычисления реактивности. Кроме того, данное устройство не позволяет поверять импульсно-токовые и импульсные реактиметры.

Задачей изобретения является создание цифрового импульсно-токового калибратора кинетики ядерного реактора, позволяющего расширить диапазон формирования выходного сигнала и проводить поверку токовых, импульсно-токовых и импульсных реактиметров в широком диапазоне формирования выходного сигнала.

Поставленная задача решается тем, что в известный калибратор кинетики ядерного реактора, содержащий блок программного управления и цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен с выходом блока программного управления, введены дополнительный цифроаналоговый преобразователь, два преобразователя напряжение-ток, четыре преобразователя код-частота, четыре формирователя импульса и сумматор. Вход дополнительного цифроаналогового преобразователя соединен со вторым выходом блока программного управления. Вход каждого преобразователя код-частота соответственно соединен с третьим, четвертым, пятым и шестым выходами блока программного управления. Выход каждого цифроаналогового преобразователя соединен с входом соответствующего преобразователя напряжение-ток, выходы которых объединены и являются токовым выходом калибратора. Выход каждого преобразователя код - частота соединен с входом соответствующего формирователя импульса. Выход каждого формирователя соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого является счетным выходом калибратора.

Признаки, отличающие предлагаемый калибратор кинетики от прототипа - наличие дополнительного цифроаналогового преобразователя, двух преобразователей напряжение-ток, четырех преобразователей код-частота, четырех формирователей импульса и сумматора - позволяют обеспечить расширение диапазона формирования сигналов на реактиметр с нормированной точностью как в токовом, так и в импульсно-токовом и импульсном режимах.

На чертеже приведена схема калибратора кинетики ядерного реактора.

Калибратор содержит блок программного управления (компьютер) 1, два цифроаналоговых преобразователя 2₁, 2₃, два преобразователя напряжение-ток 3₁, 3₂, четыре преобразователя код-частота 4₁, 4₂, 4₃, и 4₄, четыре формирователя импульса 5₁, 5₂, 5₃, и 5₄ и сумматор 6 на четыре входа. Вход цифроаналогового преобразователя 2₁ соединен с первым выходом блока программного управления 1. Вход дополнительного цифроаналогового преобразователя 2₂ соединен со вторым выходом блока программного управления 1. Выходы цифроаналоговых преобразователей 2₁, 2₃ соединены с соответствующими входами преобразователей напряжение-ток 3₁, 3₂, выходы которых объединены и являются токовым выходом калибратора. Вход каждого преобразователя код-частота 4₁, 4₂, 4₃, 4₄ соответственно соединен с третьим, четвертым, пятым и шестым выходами блока программного управления 1. Выходы преобразователей 4₁, 4₂, 4₃, 4₄ соединены соответственно с входами формирователей 5₁, 5₂, 5₃, 5₄. Выход каждого преобразователя 5₁, 5₂, 5₃, 5₄ соединен с соответствующим входом сумматора 6, выход которого является счетным выходом калибратора.

Калибратор работает следующим образом.

На вход цифроаналогового преобразователя 2₁ с первого входа магистрали блока программного управления 1 поступают управляющие коды, в соответствии с текущими значениями которых на его выходе формируется напряжение. Напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 2₁ поступает на вход преобразователя напряжение-ток 3₁ на выходе которого формируется ток. Изменение кодов на магистрали компьютера 1 аналогично скорости изменения тока с детектора, установленного в ядерном реакторе. Цепочка преобразователей 2₁-3₁ работает в диапазоне от 10^-3 до 10^-7 А, вторая цепочка преобразователей 2₂-3₂ формирует токи в диапазоне от 10^-7 до 10^-11 А.

При снижении потока нейтронов в ядерном реакторе детектор формирует сигналы в виде отдельных импульсов, амплитуда которых определяется нормальным законом распределения, а период появления - Пуассоновским законом распределения. Импульсы на выходе "счет" калибратора формируются следующим образом. На вход преобразователя код-частота 4₁ с магистрали поступает код, сформированный генератором случайных чисел с нормальным законом распределения. На его выходе формируется прямоугольный импульс, длительностью 10 нс, который поступает на вход формирователя 5₁. На выходе формирователя 5₁ формируется колоколообразный сигнал, длительностью 120 нс, аналогичный сигналу с детектора, который поступает на первый вход сумматора 6. На входе сумматора 6 формируется импульс тока, аналогичный импульсу тока с детектора. Аналогичные импульсы формируются цепочками преобразователей 4₂ - 5₂; 4₃ - 5₃; 4₄ - 5₄, которые поступают на соответствующие второй, третий, четвертый входы сумматора 6.

Так как сигналы на вход каждого преобразователя 4₁, 4₂, 4₃, 4₄ поступают случайно, что обеспечивается соответствующей программой компьютера, то период формирования импульсов будет близок Пуассоновскому закону распределения в диапазоне от 1 имп/с до 10⁷ имп/с.

Таким образом, предлагаемый калибратор может быть использован для поверки токовых, импульсно-токовых и импульсных реактиметров в широком диапазоне токов с нормируемой погрешностью.

В качестве цифроаналогового преобразователя может быть использована двухканальная плата PCL-816, в качестве преобразователя код-частота используется плата PCL-836, а в качестве преобразователя напряжение-ток - устройства, приведенные в [3].

Источники информации

1. Патент РФ №2211485, Бюл. №24, 2003 г.

2. Патент РФ №2244955, Бюл. №2, 2005 г.

3. Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М.: Радио и связь. 1985 г., с.187.