DE3132481C2

DE3132481C2 - Method and arrangement for monitoring pulse channels, in particular neutron flux measurement

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Publication number: DE3132481C2
Application number: DE19813132481
Authority: DE
Inventors: Günter Ing.(grad.) 5203 Much Benninghofen; Milan Dipl.-Ing. 5060 Bergisch-Gladbach Relic; Hans-Gerd Ing.(grad.) 5060 Bergisch-Gladbach Spillekothen
Original assignee: Interatom 5060 Bergisch Gladbach GmbH; Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1981-08-17
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1986-03-20
Also published as: DE3132481A1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung eines Impulskanals für die Messung von niedrigen Neutronenflüssen mit Hilfe einer Analyse des Impulshöhenspektrums vorgeschlagen. Dazu werden die vom Zählrohr kommenden, verstärkten Impulse nach ihrer Impulshöhe diskriminiert und in zwei oder mehr Zählern, welche jeweils einem bestimmten Intervall des Impulshöhenspektrums zugeordnet sind, registriert. Die Zahl der in den Zählern pro Zeiteinheit registrierten Impulse und das Verhältnis dieser Zählraten untereinander und/oder zu ihrer Summe geben einen Hinweis auf die Form des Impulshöhenspektrums des Impulskanals. Abweichungen der Form des Impulshöhenspektrums von der Normalform sind ein Hinweis auf Fehler im betreffenden Impulskanal. Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sieht eine Überwachungseinheit (18) vor, die mit Hilfe eines Stretchers (2) und eines Analog-Digital-Wandlers (3) die Signale umformt und zur Analyse an einen Mikroprozessor (5) weitergibt.A method and an arrangement are proposed for monitoring a pulse channel for the measurement of low neutron fluxes with the aid of an analysis of the pulse height spectrum. For this purpose, the amplified pulses coming from the counter tube are discriminated according to their pulse height and recorded in two or more counters, which are each assigned to a specific interval of the pulse height spectrum. The number of pulses registered in the counters per unit of time and the ratio of these counting rates to one another and / or to their sum give an indication of the shape of the pulse height spectrum of the pulse channel. Deviations in the form of the pulse height spectrum from the normal form are an indication of errors in the relevant pulse channel. The arrangement for carrying out the method provides a monitoring unit (18) which converts the signals with the aid of a stretcher (2) and an analog-digital converter (3) and forwards them to a microprocessor (5) for analysis.

Description

Schrüfer in dem Buch »Strahlung und Strahlungsmeßtechnik in Kernkraftwerken«, Eliteraverlag, Berlin, 1974. Alle in einem Impulskanal denkbaren Fehler müssen sich in Form und/oder Inhalt der Impulshöhen-Häufigkeitsverteilung (im weiteren kurz »Spektrum« genannt) widerspiegeln. Dabei ist der Inhalt gleich der Summe aller gezählten Impulse, was dem Flächeninhalt unter der Häufigkeitsverteilungskurve entspricht. Bei intaktem Meßkanal muß die Form des Spektrums konstant bleiben, so daß sich eine Überwachung ausgewählter Impulshöhenintervalle zur Lösung der gestellten Aufgabe eignet.Schrüfer in the book “Radiation and Radiation Measurement Technology in nuclear power plants «, Eliteraverlag, Berlin, 1974. All conceivable errors in a pulse channel must in the form and / or content of the pulse height frequency distribution (hereinafter referred to as “spectrum” for short). The content is the same Sum of all counted pulses, which corresponds to the area under the frequency distribution curve. at If the measuring channel is intact, the form of the spectrum must be constant remain, so that a monitoring of selected pulse height intervals to solve the set Task is suitable.

Im Prinzip wäre natürlich eine visuelle Überwachung des Impulshöhenspektrums auf einem Vielkanal-Analysator eine Möglichkeit zur Erkennung von Störungen. Diese Methode ist jedoch sehr aufwendig und für eine größere Anzahl von Impulskanälen nicht durchführbar. Außerdem bedürfte sie der Kontrolle und Interpretation durch Bedienungspersonal, was bei der vorliegenden Erfindung möglichst eingeschränkt werden sollte. Daher sieht der Hauptanspruch vor, die vom Impulskanal gemessenen Impulse nach ihrer Impulshöhe zu diskriminieren und in zwei oder mehreren Zählern, welche jeweils einem bestimmten Intervall des Impulshöhenspektrums zugeordnet sind, zu registrieren. Empfehlenswert ist dabei natürlich, geeignete Intervalle des Impulshöhenspektrums auszuwählen, wobei diese wegen der geringeren Schwankungen am günstigsten in der Nähe eines Maximums oder Minimums liegen sollten. Die Zahl der in den Zählern pro Zeiteinheit registrierten Impulse und das Verhältnis dieser Zählraten untereinander und/oder zu ihrer Summe geben einen Hinweis auf die Form des Impulshöhenspektrums, wobei Abweichungen von der für den Zähler charakteristischen Form einen Hinweis auf Fehler im betreffenden Impulskanal liefern. Die Wahl von Anzahl und Breite der Meßintervalle wird im Einzelfall von den Anforderungen an Genauigkeit und Schnelligkeit der Fehlermeldung abhängen. Je größer die Zahl der überwachten Intervalle, desto genauer sind die Meßergebnisse und desto leichter lassen sich aus den Ergebnissen Rückschlüsse auf die Fehlerursache ziehen.In principle, of course, there would be visual monitoring of the pulse height spectrum on a multichannel analyzer a way of detecting malfunctions. However, this method is very complex and for a larger number of pulse channels not possible. It also needs control and interpretation by operating personnel, which should be restricted as much as possible in the present invention. The main claim therefore provides for the pulses measured by the pulse channel to be discriminated according to their pulse height and in two or more counters, each with a specific interval of the pulse height spectrum assigned to register. It is of course advisable to use suitable intervals in the pulse height spectrum to be selected, this being the cheapest in the Should be close to a maximum or minimum. The number of those registered in the counters per unit of time Pulses and the ratio of these counting rates to one another and / or to their sum provide an indication the shape of the pulse height spectrum, with deviations from that characteristic of the meter Form provide an indication of errors in the relevant pulse channel. The choice of the number and width of the measurement intervals will depend in the individual case on the requirements for accuracy and speed of the error message. The greater the number of monitored intervals, the more precise the measurement results and the easier it is the results can be used to draw conclusions about the cause of the error.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch vorgeschlagen, die Summe aus allen in den Zählern gezählten Impulsen zu bilden, sowie in geeigneten, von den Zähkaten abhängigen Zeitinttrvallen die Verhältnisse der in den Zählern gespeicherten Zahlen zu der Summenzahl zu bilden. Ein geeignetes Zeitintervall ist dann erreicht, wenn die statistischen Schwankungen in den Zählern aufgrund einer genügenden Anzahl registrierter Impulse die Anforderungen an die Genauigkeit der Meßmethode erfüllen. Die gebildeten Verhältniswerte werden gespeichert und mit in dem Speicher vorhandenen früheren Werten, bzw. eingegebenen Sollwerten verglichen. Ändert sich das Spektrum eines Impulskanals so müssen sich die Verhältniswerte zwangsläufig ebenfalls ändern, wodurch sich Abweichungen gegenüber den Sollwerten ergeben, die eine Fehlermeldung für den betreffenden Impulskanal auslösen. Bei Verwendung eines Mikroprozessors können die Abweichungen noch auf verschiedene Eigenschaften untersucht werden, wodurch eine Klassifizierung des Fehlers nach verschiedenen Ursachen möglich ist.In a further embodiment of the invention, it is proposed in the claim, the sum of all in the counters to form counted pulses, as well as the ratios in suitable time intervals that are dependent on the counters the numbers stored in the counters to form the total number. A suitable time interval is reached when the statistical fluctuations in the counters due to a sufficient number of registered Pulses meet the requirements for the accuracy of the measurement method. The ratio values formed are stored and with those present in the memory previous values or entered setpoints are compared. If the spectrum of a pulse channel changes so the ratio values must inevitably also change, which means that there are deviations in relation to each other result in the setpoints that trigger an error message for the pulse channel in question. at Using a microprocessor, the deviations can still be examined for various properties This enables the fault to be classified according to various causes.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Anordnung gemäß den Ansprüchen drei bzw. vier vorgeschlagen, welche anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel erläutert wirJ.To carry out the method, an arrangement according to claims three or four is proposed, which we explained with reference to the drawing in an exemplary embodiment.

In der Zeichnung ist in der F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Überwachungseinrichtung und in Fig.2 die Einbindung der Überwachungseinrichtung in das gesamte Meßsystem dargestellt. In Fig.3 wird ein Beispiel für die Form des Impulshöhenspektrums und seine Unterteilung in verschiedene Intervalle gezeigt.In the drawing, FIG. 1 shows an embodiment of the monitoring device and in FIG Integration of the monitoring device into the entire measuring system is shown. In Fig.3 there is an example for the shape of the pulse height spectrum and its Division into different intervals shown.

Die vom Zählrohr gelieferten Detektorimpulse werden im Impulsvorverstärker und im Hauptverstärker verstärkt und von hier abgegriffen 13 und der Überwachungseinrichtung 18 zugeführt. Am Eingang der Überwachungseinheit liegt ein elektronischer Schalter 1, der folgende Eigenschaften hat:The detector pulses supplied by the counter tube are used in the pulse preamplifier and in the main amplifier amplified and tapped from here 13 and fed to the monitoring device 18. At the entrance of the monitoring unit there is an electronic switch 1, which has the following properties:

— Nur Zählrohrimpulse mit einer Höhe größer einer vorgegebenen Schwelle werden durchgelassen, um zu kleine, beispielsweise durch Rauschen verursachte Impulse, für die Impulshöhenanalyse auszuschließen, - Only counter tube pulses with a height greater than a specified threshold are allowed to pass To exclude impulses that are too small, e.g. caused by noise, for the impulse height analysis,

— der Schalter wird geöffnet, sobald in die Überwachungseinrichtung ein Impuls eingelaufen ist, und solange offen gelassen, bis der Impuls in der weiteren Elektronik verarbeitet ist,- The switch is opened as soon as in the monitoring device a pulse has entered, and left open until the pulse in the further Electronics is processed,

— der Schalter ist nur geschlossen, wenn die Elektronik zur Verarbeitung eines neuen Zählrohrimpulses bereit ist- the switch is only closed when the electronics is ready to process a new counter tube pulse

Hinter dem Eingangsschalter 1 folgt ein »Stretcher« 2, welcher die vom Zählrohr kommenden Signale verlängert, was eine leichtere Umwandlung in Digitalsignale ermöglicht Das verlängerte Signal wird einem Analog-Digital-Wandler 3 zugeführt. Die digitalisierte Impulshöhe wird über einen elektronischen Schalter 4 einem Mikroprozessor 5 zugeführt. Der elektronische Schalter schließt mittels eines »Hilfsimpulses«, der von einem Differenzierglied 6 gebildet wird. Dadurch schließt der Schalter 4 immer dann, wenn das Eintreffen eines Zählrohrimpulses signalisiert wird. Der Mikroprozessor 5 übernimmt dann den digitalisierten Wert der Impulshöhe und speichert ihn an einem entsprechenden, dem jeweiligen Impulshöhenintervall zugehörigen Speicherplatz ab. Nach Beendigung dieses Vorganges wird der bn dahin geöffnete Eingangsschalter 1 wieder geschlossen. Der Mikroprozessor führt die notwendigen Rechenoperationen in bestimmten Zeitabständen durch und meldet die Meßergebnisse, zumindest aber Abweichungen von den Sollwerten, mittels eine;; geeigneten Ausgabegerätes 19. Die Ausgabe kann im einfachsten Fall eine Warnlampe sein, wird aber im Anwendungsfall ein Drucker zur Ausgabe eines kompletten Fehlerprotokolls sein.Behind the input switch 1 there is a »stretcher« 2, which extends the signals coming from the counter tube, which allows for easier conversion to digital signals. The extended signal is sent to an analog-to-digital converter 3 supplied. The digitized pulse height is an electronic switch 4 a Microprocessor 5 supplied. The electronic switch closes by means of an »auxiliary impulse« sent by a differentiator 6 is formed. As a result, the switch 4 always closes when the arrival a counter tube pulse is signaled. The microprocessor 5 then takes over the digitized value of the Pulse height and saves it in a corresponding memory location belonging to the respective pulse height interval away. After completion of this process, the input switch 1 which was opened then is closed again. The microprocessor carries out the necessary arithmetic operations at certain time intervals and reports the measurement results, but at least deviations from the target values, by means of a ;; suitable Output device 19. In the simplest case, the output can be a warning lamp, but is used in the application be a printer for outputting a complete error log.

Die F i g. 2 zeigt die Einbindung der Überwachungseinrichtung 18 in das ganze Meßsystem. Von einem Zählrohr 11 gelangen die Signale zu einem Vorverstärker 12 und werden anschließend zu einem Hauptverstäricer 13 weitergeleitet.The F i g. 2 shows the integration of the monitoring device 18 into the entire measuring system. Of a Counter tube 11, the signals reach a preamplifier 12 and then become a main amplifier 13 forwarded.

Ein Diskriminator )4 läßt den gewünschten Spektral· bereich durch, und ein Mittelwertmesser 15 verwandelt die Einzelergebnisse in eine mittlere Impulsrate pro Zeiteinheit. Dieser Wert wird mit einer Anzeige 20 angezeigt. Die zeitliche Änderung dieses Mittelwertes ist ebenfalls von Interesse, weshalb ein Differenzierglied 17 die zeitlichen Änderungen des Mittelwertes aufnimmt und ebenfalls an eine Anzeige 21 weitergibt. Wie schon beschrieben, greift die Überwachungseinrichtung 18 die Signale am Ausgang des Hauptverstärkers 13 ab und überwacht so den Impuiakanal, Da der im Ausführungsbeispiel vorgeschlagene Mikroprozessor 5 in der Überwachungseinheit im allgemeinen durch die bisher beschriebenen Funktionen nicht ausgelastet ist, kann erA discriminator 4 lets the desired spectral range through and a mean value meter 15 converts it the individual results in a mean pulse rate per unit of time. This value is displayed on a display 20. The change in this mean value over time is also of interest, which is why a differentiating element 17 records the changes in the mean value over time and also forwards them to a display 21. How nice described, the monitoring device 18 picks up the signals at the output of the main amplifier 13 and monitors the impuia channel in this way, as the microprocessor 5 proposed in the exemplary embodiment in the monitoring unit is generally underutilized by the functions described so far, he can

noch weitere Aufgaben übernehmen. Daher werden in F i g. 2 gestrichelte Verbindungen eingezeichnet, welche dem Mikroprozessor weitere Informationen über den Zustand des Impuiskanals liefern. So kann der Mikroprozessor beispielsweise die Funktion der Hochspannungsquelle 16 und die Funktion des Diskriminators mit überwachen. Sinn dieser Zusatzeinrichtung ist es, nicht nur das Vorhandensein eines Fehlers, sondern auch gleich dessen mögliche Ursache festzustellen. Die Überwachungseinheit kann also bei Auftreten einer ungewohnlichen Impulshöhenhäufigkeitsverteilung die einzelnen Bauteile des Impulskanals auf Funktionsfähigkeit überprüfen und bei der Ausgabe 19 mögliche Fehlerquellen angeben.take on other tasks. Therefore, in FIG. 2 dashed connections are drawn, which provide the microprocessor with further information about the state of the pulse channel. So can the microprocessor for example the function of the high voltage source 16 and the function of the discriminator monitor. The point of this additional device is not only the presence of an error, but also immediately determine its possible cause. The monitoring unit can therefore if an unusual Pulse height frequency distribution of the individual components of the pulse channel for functionality check and indicate possible sources of error in issue 19.

Die Fig.3 zeigt ein typisches Impulshöhenspektrum für ein SF₃ Zählrohr. Die Kurve k zeigt die Anzahl der Impulse η in Abhängigkeit von der Impulshöhe H. Gleichzeitig wird eine Unicrieiiung des Irnpu'shöhen spektrums in 8 Intervalle a -h gezeigt, wie sie beispielsweise für die vorgeschlagene Messung sinnvoll ist. Besonders empfindlich für Störungen der Form des Impulshöhenspektrums ist beispielsweise das Zählratenverhältnis des Intervalls g zu dem Intervall a. Welche Verhältnisse der Intervalle untereinander oder zur Gesamtsumme für die Überwachung gewählt werden, hängt natürlich von den verwendeten Zählrohren und der davon abhängigen Form des Spektrums ab.3 shows a typical pulse height spectrum for an SF ₃ counter tube. The curve k shows the number of pulses η as a function of the pulse height H. At the same time, a reduction in the pulse height spectrum is shown in 8 intervals a -h , as is useful for the proposed measurement, for example. The count rate ratio of the interval g to the interval a, for example, is particularly sensitive to disturbances in the shape of the pulse height spectrum. Which ratios of the intervals to each other or to the total sum are selected for the monitoring, of course, depends on the counter tubes used and the form of the spectrum that is dependent on it.

Die vorgeschlagene Einrichtung ermöglicht es jedenfalls, ohne die Anwendung eines aufwendigen Vielkanalanalysators mit verhältnismäßig wenigen Impulshöhen-Intervallen, d. h. wenigen Speichern, eine empfindliche Überwachung des ganzen Impulskanals durchzuführen.The proposed device makes it possible in any case without the use of an expensive multi-channel analyzer with relatively few pulse height intervals, d. H. few stores, a sensitive one Carry out monitoring of the entire pulse channel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

3535

5555 6060 6565

Claims

1 21 2

Compared to others, with high neutron fluxes

Claims: conventional measurement techniques provide such a measurement of

Single events, & h. the acquisition of individual detec-

1. A method for monitoring the function of a gate pulse, a relatively vulnerable measuring method, since quantitatively measuring pulse channels for 5 to be counted, such a pulse channel can be disrupted by the following individual events, in particular a pulse channel:
for neutron flux measurement at low neutron fluxes, whereby the statistical distribution of the - triggering of interference signals due to external impulses triggered by the individual events on electromagnetic fields,
different pulse height intervals is well known, io - change in counter tube properties, ζ. B. characterized in that additionally due to a (partial) loss of gas filling,
and at the same time for the quantitative measurement the on-failures or drift of the high voltage,
number of individual events depending on the - high-voltage flashovers, spraying etc. in the pulse height of the triggered pulses in high-voltage ■ plugs and ka-known ways in two or more different legs,

pulse height intervals by means of counters or the like - failures or drift within the pulse advance

Chen counted, after standardization with the well-known amplifier, linear main amplifier, discriminator

statistical distribution compared and with deviation or mean value meter,
an error signal is triggered.

Z Method according to claim 1, characterized 20 on the other hand, by different types of

by the following characteristics: reactivity caused "real" measuring effects

that of interference in the measuring channel are often difficult

a) The sum of all counted in the counters must be distinguished. Therefore, metho-impulses were always followed gets formed. the sought to get "real" measuring effects of disturbances in the

b) To be separated in time intervals dependent on the counting rate 25 impulse channel. This is additionally made possible by this len the ratios in the counters are made more difficult that various disruptive effects such. B. that stored numbers to the total number spraying high-voltage plug-in connections, connections and cables, very difficult to remove from the detector

c) The ratio values are stored and pulses with regard to shape and statistical frequency with stored earlier values or target values 30 can be distinguished.

values compared. Furthermore, test facilities that have been implemented so far

d) Deviations from the setpoints always result in the monitoring of the counter for a pulse channel to an error message for the affected pipe including plug and cable out of consideration, the impulse channel. by z. B. on the preamplifier and / or main amplifier

35 keringang a test signal is fed in. Such

3. Arrangement for carrying out the monitoring process can also be used in an im according to claim 1 or 2, characterized in that the pulse channel used is only discontinuous that a per se known Mehr- or Vielkanalana- and perform at larger time intervals because they jelysator To analyze the pulse height spectrum, turn the entire pulse channel off again in addition to a purely quantitative counting device 40 removes the counter tube from the actual measuring task

connected to the output of a pulse channel, From the journal for applied physics, XVIII. where the pulse channel for quantitative measurement Band, Heft 3, 1964, pages 164-167 is also a of single events, whose pulse height multichannel analyzer is known, which the recording spectrum is well known, and allows the expansion or expansion of a pulse height spectrum. Such Multi-channel analyzer has a computing unit, 45 multi-channel or multi-channel analyzers are used according to the which a normalization of recorded pulse height used prior art, not known or h spectra and a comparison with earlier recorded spectra changing during a measurement to be drawn Spectra or setpoints and analy- sis. For function monitoring of impulse canisters allows an error message. len, d. H. to register changes to a

4. Arrangement according to claim 3, characterized marked 50 intact pulse channel unchangeable and well known, that the computing unit, for example a th spectrum, multichannel analyzers were previously Microprocessor, in addition to others, not used in different ways.

which places of the pulse channel arranged measuring object of the present invention is a method

devices is connected to ren their measured values and an arrangement for continuous monitoring Error analysis are available. 55 chopping of pulse channels, which are also used by the counter tube or

includes the gap chamber in the monitoring.

The operation and interpretability of the

Measurement results should be as simple as possible. In addition, the aim is to isolate errors based on the measurement results The measurement of Neutro-eo is possible in reactor technology.

internal flows an important tool for control and to solve this task, a method is created

Steering. At very low neutron fluxes, e.g. B. measured the main claim proposed. In the case of a shutdown (subcritical) reactor, the following consideration is based:
The neutron flux measurement technique is used to measure the die from a counter tube or a fission chamber

by means of counting tubes or gap chambers. Together with 65 registration of neutrons emitted impulses anden Downstream signal processing devices are subject to one for each Detekwird in terms of their height Such a measuring arrangement is recorded as a "pulse channel" with the characteristic pulse height frequency of the beacon type. division. The physical explanation for this is provided by z. B. E.