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[摘 要]介绍了探测器测量中子脉冲数进而计算核电站一回路水中的硼浓度时，由于气泡、信号干扰等因素导致测得的中子计数率产生偏差，影响硼浓度测量的准确性。由于中子源放射出的中子数满足统计涨落，将这一特性应用到硼浓度的计算中，甄别、筛选出干扰信号并剔除，使其不参与硼浓度的计算，减小干扰对测量值的影响，保证硼表测量的准确性。
[关键词]硼表；统计涨落；中子计数率
中图分类号：S686 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0202-01
引言
为保证核电站反应堆在一个燃耗寿期内释放出连续稳定的核功率，需采取各种措施准确控制反应堆的反应性，而在回路中加入硼酸溶液作为其重要手段之一，不仅能够对反应堆的反应性进行控制，还能展平堆芯功率，减小功率因子，提高核电站运行的经济性与安全性。硼表系统作为唯一能持续在线监测一回路硼浓度的设备，其测量的准确性对于核电站的稳定运行具有重大的意义。
硼表的探测装置内安装有中子探测器和中子源，由于硼与中子碰撞时会发生反应，含硼的一回路样水通过探测装置后会吸收一部分的中子，剩余的中子撞击在中子探测器上发生反应并电离产生脉冲，通过对脉冲信号的采集得到中子计数率，从而计算出回路中的硼浓度。
在核物理测量中，核辐射服从统计规律[1]，其粒子的统计涨落对测量不确定度的影响可以用单粒子计数的方法进行测量和分析。
1 硼浓度计算的模型
首先来建立硼浓度计算的物理模型。天然硼中10B占19.8%，其中子俘获截面为3813靶，11B占80.2，其中子俘获截面很小，為5.5*10-3靶。一回路的10B与中子源放射出的经慢化的热中子发生反应：
中子源放射出的中子被回路中的硼吸收一部分后，剩余的中子与涂硼正比计数管表面的10B发生反应，电离的离子与计数管中的气体发生二次电离产生脉冲信号[2]，经电路采集、处理后计算出硼浓度。
中子在硼水中的衰减特性关系式为：
由此得到硼浓度的计算公式，定期对硼表系统进行标定，通过二次拟合法可拟合出系数a，b，c。根据得到的表达式，将实时的中子计数率代入即可计算出此时的硼浓度。
2 中子脉冲测量的统计涨落分析
前面提到，硼浓度是通过测量被样水吸收后剩余的中子发生反应、二次电离产生的脉冲信号计算得出的[3]，此时的脉冲信号非常微弱，通过前置放大器对信号进行放大后，传送到PLC的脉冲采集模块，对信号处理后送入CPU中进行计算。
在此过程中，由于最初得到的信号非常微弱，核岛内环境较为复杂，传送过程中极易受到其他大功率信号的干扰；另外，装料前一回路满水时，回路中存在大量的气泡，当气泡进入到取样检测回路时，由于气泡中不含硼，被吸收的中子数减少，导致检测到的脉冲信号增多，影响硼表的准确性。由上可知，硼表系统在运行时会受到工况、环境等各种影响，导致系统测量不准，但中子源放射出的中子数量是满足统计涨落规律的[4]，根据这个特性，我们可以在硼表系统数据处理过程中引入统计涨落，通过滤波将不满足用户要求的干扰项剔除。
首先我们先引入统计涨落的模型。
其中，表示t时间内的中子计数率。
3 统计涨落在硼表中的实际应用
在硼表系统控制软件中有一个参数叫“过滤参数”，它就是统计涨落在硼表系统中的实际应用（图2）。
上文中我们提到统计涨落的数学模型，在实际应用中，我们将该模型与过滤参数的乘积作为甄别干扰项的依据。如下式：
其中N为手动输入的过滤参数。
在防城港核电站的硼表系统中，采用定时计数的方式，计算10s内的中子计数率，获得10个计数率后再求平均计数率，当获得第一个平均计数率后，采用队列的形式，之后每一个10s的中子计数率代入计算平均计数率，最早进入队列的10s中子计数率剔除，保证每次有十个新探测的10s计数率用于计算平均计数率。将平均计数率代入硼浓度计算公式中，求得一回路的瞬时硼浓度，所以在统计涨落公式中，t为10。
现在我们假设当前的平均计数率为10000，t为10，代入统计涨落的数学模型中计算得到
当时（为当前的计数率，为上一个10s的平均计数率），则认为此计数率可能被干扰，不可信，我们将此计数率剔出但仍保存在内存中，等待下一个计数率，如果下一个计数率满足，则将保留进行计算，删除不用；若是连续3个数值均超出统计涨落设置的值，则认为当前计数率反映的是实际测得的中子数，数值会全部保留并参与计算。
前文说过，放大前的脉冲信号非常微弱，易被干扰，且在放大的过程中也会存在一定的误差，导致最终控制器得到的脉冲信号不能完全满足统计涨落，所以加入“过滤参数”常数对设置值进行调整。为避免将实际的脉冲信号波动剔除，又保证能够减少干扰信号的影响，经过多次试验和比较，认为将过滤参数N设置为30时可很好的减少干扰，保证计数率的真实准确。
参考文献
[1] 唐章奎，等.脉冲测量中的统计涨落对中子产额测量的影响[J].核电子学与探测技术，2005年第1期.
[2] 王璨辉，等.LOT104D硼表系统培训教材[Z].中国核动力研究设计院，2012.
[3] 郭洪生，等.低、负中子增值系数测量中统计涨落的计算机模型[J].核技术，2005年1月，第28卷第1期.
[4] 复旦大学，等.原子核物理实验方法（上册）[M].北京.原子能出版社，1985.
[关键词]硼表；统计涨落；中子计数率
中图分类号：S686 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0202-01
引言
为保证核电站反应堆在一个燃耗寿期内释放出连续稳定的核功率，需采取各种措施准确控制反应堆的反应性，而在回路中加入硼酸溶液作为其重要手段之一，不仅能够对反应堆的反应性进行控制，还能展平堆芯功率，减小功率因子，提高核电站运行的经济性与安全性。硼表系统作为唯一能持续在线监测一回路硼浓度的设备，其测量的准确性对于核电站的稳定运行具有重大的意义。
硼表的探测装置内安装有中子探测器和中子源，由于硼与中子碰撞时会发生反应，含硼的一回路样水通过探测装置后会吸收一部分的中子，剩余的中子撞击在中子探测器上发生反应并电离产生脉冲，通过对脉冲信号的采集得到中子计数率，从而计算出回路中的硼浓度。
在核物理测量中，核辐射服从统计规律[1]，其粒子的统计涨落对测量不确定度的影响可以用单粒子计数的方法进行测量和分析。
1 硼浓度计算的模型
首先来建立硼浓度计算的物理模型。天然硼中10B占19.8%，其中子俘获截面为3813靶，11B占80.2，其中子俘获截面很小，為5.5*10-3靶。一回路的10B与中子源放射出的经慢化的热中子发生反应：
中子源放射出的中子被回路中的硼吸收一部分后，剩余的中子与涂硼正比计数管表面的10B发生反应，电离的离子与计数管中的气体发生二次电离产生脉冲信号[2]，经电路采集、处理后计算出硼浓度。
中子在硼水中的衰减特性关系式为：
由此得到硼浓度的计算公式，定期对硼表系统进行标定，通过二次拟合法可拟合出系数a，b，c。根据得到的表达式，将实时的中子计数率代入即可计算出此时的硼浓度。
2 中子脉冲测量的统计涨落分析
前面提到，硼浓度是通过测量被样水吸收后剩余的中子发生反应、二次电离产生的脉冲信号计算得出的[3]，此时的脉冲信号非常微弱，通过前置放大器对信号进行放大后，传送到PLC的脉冲采集模块，对信号处理后送入CPU中进行计算。
在此过程中，由于最初得到的信号非常微弱，核岛内环境较为复杂，传送过程中极易受到其他大功率信号的干扰；另外，装料前一回路满水时，回路中存在大量的气泡，当气泡进入到取样检测回路时，由于气泡中不含硼，被吸收的中子数减少，导致检测到的脉冲信号增多，影响硼表的准确性。由上可知，硼表系统在运行时会受到工况、环境等各种影响，导致系统测量不准，但中子源放射出的中子数量是满足统计涨落规律的[4]，根据这个特性，我们可以在硼表系统数据处理过程中引入统计涨落，通过滤波将不满足用户要求的干扰项剔除。
首先我们先引入统计涨落的模型。
其中，表示t时间内的中子计数率。
3 统计涨落在硼表中的实际应用
在硼表系统控制软件中有一个参数叫“过滤参数”，它就是统计涨落在硼表系统中的实际应用（图2）。
上文中我们提到统计涨落的数学模型，在实际应用中，我们将该模型与过滤参数的乘积作为甄别干扰项的依据。如下式：
其中N为手动输入的过滤参数。
在防城港核电站的硼表系统中，采用定时计数的方式，计算10s内的中子计数率，获得10个计数率后再求平均计数率，当获得第一个平均计数率后，采用队列的形式，之后每一个10s的中子计数率代入计算平均计数率，最早进入队列的10s中子计数率剔除，保证每次有十个新探测的10s计数率用于计算平均计数率。将平均计数率代入硼浓度计算公式中，求得一回路的瞬时硼浓度，所以在统计涨落公式中，t为10。
现在我们假设当前的平均计数率为10000，t为10，代入统计涨落的数学模型中计算得到
当时（为当前的计数率，为上一个10s的平均计数率），则认为此计数率可能被干扰，不可信，我们将此计数率剔出但仍保存在内存中，等待下一个计数率，如果下一个计数率满足，则将保留进行计算，删除不用；若是连续3个数值均超出统计涨落设置的值，则认为当前计数率反映的是实际测得的中子数，数值会全部保留并参与计算。
前文说过，放大前的脉冲信号非常微弱，易被干扰，且在放大的过程中也会存在一定的误差，导致最终控制器得到的脉冲信号不能完全满足统计涨落，所以加入“过滤参数”常数对设置值进行调整。为避免将实际的脉冲信号波动剔除，又保证能够减少干扰信号的影响，经过多次试验和比较，认为将过滤参数N设置为30时可很好的减少干扰，保证计数率的真实准确。
参考文献
[1] 唐章奎，等.脉冲测量中的统计涨落对中子产额测量的影响[J].核电子学与探测技术，2005年第1期.
[2] 王璨辉，等.LOT104D硼表系统培训教材[Z].中国核动力研究设计院，2012.
[3] 郭洪生，等.低、负中子增值系数测量中统计涨落的计算机模型[J].核技术，2005年1月，第28卷第1期.
[4] 复旦大学，等.原子核物理实验方法（上册）[M].北京.原子能出版社，1985.