Введение к работе
Основная цель работы состояла а создании аппаратных средств для установки, предназначенной для проведения исследований на реакторе ВВР-М ПИЯФ РАН с целью повышения точности измерения физической величины -циркулярной полярітации(ЦП) вылета гамма-квантов в реакции радиационного захвата поляризованных нейтронов протонами, и для иісгем, ориентированных на решение задач по контролю за перемещением ядерных делящихся штерналов в райках требований МАГАТЭ с целью обеспечения нераспространения ядерного оружия.
Актуальность проблемы. В ПИЯФ РАН на реакторе ВВР-М проводятся экспериментальные работы по изучению фундаментальной реакции взаимодействия нуклонов при радиационном захвате нейтронов протонами, а также решаются задачи прикладного характера, связанные с контролем за перемещением делящихся материалов на объектах, находящихся под наблюдением со стороны МАГАТЭ. Для повышения точности измерения ЦП гамма-квантов (эксперимент проводится в рамках келлаборации между Петербургским институтом ядерной физики и Физическим отделением Гарвардского института) потребовалось создание спектрометрического тракта с высокой пропускной способностью и эффективной режекциєй наложений при работе с сцинтилляционным детектором, а также разработка методики н создание средств контроля с высокой точностью коэффициента передачи спектрометрического тракта, включая фотоэлектронный умножитель Для удовлетворения современных требований МАГАТЭ к системам контроля за перемещением ядерных делящихся материалов потребовалось создание измерительных средств нового поколения.
Научная новизна, Создано аппаратное обеспечение экспериментальной установки, предназначенной для улучшения точности измерения ЦИ гамма-квантов. Спектрометрическая измерительная часть аппаратного обеспечения выполнена в стандарте VXI, что позволило оптимально реализовать требования к многофункциональности спектрометрического тракта, обеспечить необходимую скорость обмена данными с ЭВМ, уменьшить физический объем электроы.ого оборудования и количество внешних кабельных соединений.
Предложена методика, разработаны и экспериментально испытаны аппаратные средства, обеспечивающие сдвиг реперного сигнала от светодиода с;эквивалентным энергетическим разрешением 1*2% в область, в которой энергетическое разрешение детектора гамма-квантов составляет 10%, без изменения исходного энергетического разрешения реперного сигнала. Это позволило по реперному сигналу осуществить контроль стабильное коэффициента передачи спектромегрического тргкта (включая фотоэлектронный умножитель) с точностью до 2* 10'',
Предложена новая форма переходной характеристики формообразующей цепи спектрометрического усилителя -z линейным нарастанием перелік о
4 фронта и .экспоненциальным спадом, имеющач расчетный относительный шумовой заряд (ENCk), равный 1.04. Реализация подобной характеристики на основе грансверсального фильтра имеет ENCr = 1.09, что на 5% лучше расчетных значений ENCr для практически реализуемых форм импульсных характеристик времяинвариантных фильтров
Отличительной особенностью разработанных и испытанных двух моделей VXI message-based приборов общего назначения (VXI counter 96 и VXI counter 97) для решения задач контроля за перемещением ядерных делящихся материалов является их полное соответствие требованиям программы I'SIP МАГАТЭ. Они обладают, в частности, способностью сохранять непрерывную работоспособность при исчезновении на длительное время штатного питания VX1 крейта и позволяют восстановить нормальный режим работы VX1 системы при возобновлении штатного питания крен га.
Научная и практическая ценность представленной работы Создано аппаратное
обеспечение установки ДЕЙТОН-2, предназначенной для проведения
экспериментальных исследований на реакторе ВВР-М ПИЯФ РАН с целью
достиженья десятикратного улучшения точности измерения физической
величины - циркулярной поляризации тамма-квантов. Предложены и
реализованы принципы построения спегфометрического тракта с повышенной
пропускной способностью, которые также использованы в ЩІЯФ при
разработке кремний-литиевого спектрометра и в экспериментальной установке,
предназначенной для калибровки опорных нейтронных мониторов в, РТВ
(Германия). Два VXI message-based прибора общего назначения модели VXI
counter 96, на базе которых выполнена VXI система для методических
исследований по созданию средств контроля за перемещением ядерных
делящихся материалов, переданы в МАГАТЭ. .
На зашиту выносятся следующие результаты:
Создана двухплечевая трехуровневая система полномасштабного аппаратного обеспечения экспериментальной установки, предназначенной : для улучшения точности измерения циркулярной поляризация гамма-квантов. Спектрометрическая измерительная часть аппаратного обеспечения выполнена в стандарте VX1, что позволим оптимально реализовать требования к многофункциональности спектрометрического тракта, обеспечить необходимую скорость обмена данными с ЭВМ, уменьшить физический объем электронного оборудования и количество внешних кабельных соединении.
Предложена методика, разработаны и экспериментально испытаны аппаратные средства, обеспечивающие сдвиг реперного сшиала от светодиода с эквивалентным энергетическим разрешением Н2% в область, в котьрой энергетическое разрешение детектора гамма-квантов составляет 10%, без изменения исходного энергетического разрешения реперного сигнала Это позволило по реперному сигналу осуществигь контроль
5
стабильности коэффициента передачи спектрометрического тракта
(включая фотоэлектронный умножитель) с точностью до 2*10"'.
Предложена новая форма переходной характеристики формообразующей цепи спектрометрического усилителя с линейным нарастанием переднего фронта и экспоненциальным спадом, имеющая расчетный относительный шумовой заряд(ЕЫСв), равный 1.04. Реализация подобной характеристики на основе трансверсального фильтра имеет ENCr=1 09, что на 5% лучше расчетных значений ENCr для практически реализуемых форм импульсных характеристик времяинвариантных фильтров.
Созданы две модели VXI message-based счетчиков: VXI counter % и VXI counter 97. Они выполнены в виде VXI приборов, принципы построения и технические характеристики которых полностью удовлетворяют требованиям к VX1 приборам общего назначения, предъявляемым к автономным системам для контроля за перемещением ядерных делящихся материалов, и отвечают требованиям программы 1 SIP МАГАТЭ.
АпробаиКя работы t Материалы, представленные в диссертации, докладывались на:
« 8-мом Международном симпозиуме по захватной гамма-спектроскопии и связанным вопросам, Фрибур, Швейцария, 20-24 сентября 1993 г.
на IEEE конференции, Норфолк, США, 30 октября- 5 ноября 1994г.
на Международном совещании в МАГАТЭ, Вена, Австрия, ноябрь 1996г.
Структура и объем работы, Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 112 наименований и фотографий. Общий объем диссертации составляет 93 страницы, включая 5 таблиц, 41 рисунок и 4 фотографии.