新型800°C高温中子通量探测器通过测试

Curtiss-Wright已成功测试了我们开发的多个新型高温中子通量探测器的完整样机，该探测器设计可在高达800°C的温度下运行，这是许多新型反应堆类型所需的特性。这些新型探测器是裂变电离室，样机在我们自己的设施中建造，这些设施也用于制造我们在英国AGR机组群中使用的成熟探测器设计，后者可在高达600°C的温度下运行。Curtiss-Wright拥有一套完整的反应堆保护电子设备，新型探测器旨在补充我们的Guardline™反应堆保护系统。

第四代和小型模块化反应堆(SMRs)旨在更经济、更安全、更高效。然而，许多设计将在比早期设计更高的温度下运行，使用更紧凑的堆芯，并集成对传统仪器仪表构成运行挑战的系统。这些进步要求为中子通量监测（反应堆功率和安全的基本测量）提供新的解决方案。

中子通量是告知安全系统功率水平的主要指标，并指导启动、停堆和瞬态控制。中子不会在堆芯外部传播很远，因此中子通量仪器必须靠近高温堆芯区域。商用压水堆(PWR)仪器通常在300°C以下运行。AGR探测器将该范围扩展至最高600°C，但未来的反应堆概念，如高温气冷堆和熔盐堆设计，将使传感器暴露在更热的条件下。

在如此高的温度下，材料的行为方式对传统探测器设计构成挑战。热膨胀、变形和材料放气会改变探测器的结构、气体成分、电离行为，甚至覆盖绝缘体，从而增加泄漏电流和噪声。

探测器的本体由镍合金制成，因其在800°C下具有优异的抗蠕变和耐腐蚀性能而被选用。氧化铝(Al₂O₃)和氧化镁(MgO)陶瓷组件提供电绝缘，精心匹配的材料可防止热膨胀引起的应力。

为了处理微弱的信号路径，团队使用了专有的三轴矿物绝缘(MI)电缆，能够在800°C下运行——铜导体嵌入MgO中，并封装在不锈钢护套内。这种配置即使在恶劣的辐射和温度环境下也能保持绝缘和屏蔽的完整性。

我们高温探测器设计的CAD模型

通过简化组装，该设计减少了潜在的故障模式，并支持一致、可重复的制造。探测器使用U-235涂层作为其中子敏感层，在脉冲、坎贝尔(均方电压)和直流模式下运行——允许单个设备测量超过十个数量级的中子通量，为反应堆堆芯从启动到满功率提供信号。

多个完整样机在Curtiss-Wright的Wimborne厂址以及第三方研究堆通过联合实验室和反应堆测试计划进行了建造和评估，以验证其在反应堆条件和反应堆中子通量水平下的性能。

下方显示的部分测试数据证实了在高达800°C运行时具有稳定的行为、稳定的信噪比特性以及对中子通量的线性响应。第一张图显示了在固定低水平中子通量（与反应堆启动一致）下、不同温度下的偏置曲线，结果一致。

下方结果显示，在记录与中子通量一致的直流信号电流以及反应堆处于（或接近）满功率时的信号时，输出稳定且线性响应高达约5×10¹¹ nv的通量水平。