Текущие нормативные требования требуют при эксплуатации реакторов с водой под давлением (PWR) контролировать системные утечки из первого контура охлаждения во второй. Обычно это соблюдается мониторингом главного паропровода (MSL), конденсаторных выбросов пароструйного воздушного насоса (CAED) и продувок парогенератора (SGB) на наличие продуктов деления и/или активации. Во время нормальной работы реактора нейтронная активация кислорода в теплоносителе реактора заканчивается продукцией существенного количества радиоактивного изотопа Азота-16 ( 16 N). Количество продуцируемого 16 N прямо пропорционально уровню мощности реактора. В случае системной утечки из первого контура охлаждения во второй в парогенераторе будет присутствовать 16N. {Ut1} 16 N, который мигрирует в главные паропроводы до своего распада, будет обнаружен монитором модели 940-3N 16 N. 

Зная фактический уровень мощности реактора, применяя уникальные первичные и вторичные системные коэффициенты к оборудованию завода и исходным значениям монитора, можно рассчитать интенсивность утечки из первого контура охлаждения во второй в терминах галлонов в сутки. Уникальные показатели оборудования завода можно скорректировать по фактической интенсивности утечки, определенной химическим персоналом завода. 

Поскольку происхождение утечек неизвестно, с учетом короткого периода полужизни 16 N (7,13 секунд) и сложных гидравлических характеристик парогенератора, чувствительность монитора в значительной степени зависит от локализации утечки и локализации монитора. Доступны мониторы MSL, CAED и SGB в качестве резервных для поддержки результатов мониторинга 16 N.

Ключевые функции 
 

Описание системы 
Модель 940-3N состоит из монтируемого на месте экрана детектора, сцинтилляционный детектор гамма-излучения со стабилизированным усилием и электрораспределительной коробки для каждого паропровода. Отдаленный, расположенный в помещении контроля, универсальный цифровой интенсиметр (UDR) обеспечивает высокое напряжение детектора (автоматически корректирует высокое напряжение для изменения усиления), обеспечивает рабочее напряжение постоянного тока, обрабатывает выход детектора, выполняет проверки пределов, генерирует сигналы аналогового выхода и показывает значение 16 N для каждого датчика. UDR поставляют с одноканальным анализатором, электрически откорректированным для ответа на 16 N 6,13 мэВ гамма фотоны. Если требуются дополнительные системные компоненты, вместо UDR может быть поставлен цифровой контроллер промышленной радиации модели 960.

Экран 
Блок экрана поставляется в конфигурации "параллельно паропроводу" или "на паропроводе" с 4 дюймов 4 пи экранировки из чистого свинца. Цель экранировки заключается в снижении индуцированного фона вследствие возможности наличия низкоэнергетических продуктов деления в паропроводе, то увеличивает чувствительность и диапазон монитора. Экран поставляется с навешенной задней дверцей для упрощения установки и замены датчика. Экран обеспечивает также удобное место для монтажа распределительной коробки детектора. Экран разрабатывается для монтажа на платформе или фундаменте рядом с главным паропроводом. Вследствие проникающей способности фотонов 6,13 мэВ экран следует располагать таким образом, чтобы снизить возможную интерференцию из-за присутствия на этом участке других паропроводов. Между паропроводом и экраном (если требуется) можно установить теплоизоляцию для предотвращения термических повреждений кристалла датчика. Экран разрабатывается с учетом диаметра главного паропровода, что влияет на фактический размер и массу экрана.

Датчик 
Датчиком, предназначенным для этого применения, является сцинтилляционный детектор гамма-излучения модели 943-37LS. Этот датчик использует сцинтиллирующий кристалл NaI (Tl) 2 дюймов диаметром и 2 дюймов толщины, подсоединенный к трубке фотоэлектронного умножителя диаметром 2 дюймов. Датчик включает предусилитель для передачи импульса по кабелю и схему светодиода для стабилизации усиления. Чтобы максимизировать целостность и срок службы оптического соединения, кристалл, световод и фотоэлектронный умножитель поставляются в виде изолированного, собранного блока. Датчику поставляется с кабелем 5 футов, с коннектором типа "MS" для подключения к коммутационной коробке модели 844-211LS.

Кроме того, для присоединения датчика к кабелю в помещение контроля коммутационная коробка включает стабильный эталон температуры и электрическую схему управления светодиода. Для повторных калибровок на местах доступны наборы твердых источников вторичного эталона и стандартное полевое калибровочное оборудование.

Универсальный цифровой интенсиметр 
Модель 942A UDR предназначена для обработки выходного сигнала детектора и вывода показаний 16 N в импульсах за минуту (CPM) или галлонов в сутки (GPD). При эксплуатации выход детектора отслеживается UDR, расположенным в аппаратной.

Чтобы обеспечить необходимые вспомогательные функции, изготовитель может установить различные дополнительные модули. Модель 942 - 200 - 80 модуля порта последовательного интерфейса обеспечивает передачу статуса монитора и данных через последовательный порт для использования компьютером завода или ПК. Модель 942 - 200 - 75 модуля аналогового входа принимает входной сигнал 4 - 20 мА, представляющий энергию реактора. Модель 942 - 200 - 90 одноканального анализатора/регуляторного модуля на основе америция используется для подсчета импульсов, который попадают в окошко 4,5 до 7,5 мэВ, захватывая первичный фотопик 6,13 мэВ 16 N.

Для предотвращения изменений температуры или питания высокого напряжения от фотоэлектронного умножителя, которые могут сместить импульс сигнала выходного детектора за пределы окно 6,13 мэВ, модель 942 - 200 - 90 содержит также цепь стабилизации усиления для автоматической корректировки высокого напряжения детектора. Приблизительно однажды каждые 10 минут модель 942 UDR запускает в действие светодиод стабилизации усиления через генератор импульсов, расположенный в коммутационной коробке модели 844-211LS. Вывод светодиода возвращается через сигнальный кабель датчика на одноканальный анализатор/регуляторный модуль на основе америция модели 942 - 200 - 90 в UDR.

Выход детектора сравнивается с внутренним стандартом модели 942 - 200 - 90, и высокое напряжение детектора корректируется, при необходимости, для согласования с внутренним стандартом. Если стандартный сигнал не подбирается в течение одной минуты, включается тревога сбоя детектора. Светодиод стабилизации усиления может также запустить вручную, нажав кнопку калибровочного источника на лицевой панели UDR. Преимущество этого метода стабилизации усиления над традиционным методом на основе Америция-241 состоит в том, что устраняется уровень фона, обусловленный распадом Америция-241, что обеспечивает больший рабочий диапазон.

Заданные точки 
Встроенные в UDR программы позволяют вводить следующие контрольные заданные точки: 
 

Радиоактивность 
Расчет GPD - измерение радиоактивности, отмеченной датчиком.

Уравнение для моментального значения GPD: GPD = GC - (Ba x Ka) x (PA/PN) x Н, где:

GPD галлоны в сутки

GC: общая концентрация, CPM x Ka

CPM: выход детектора, импульсов в минуту

Ka: заданное значение коэффициента пересчёта GPD в CPM при нормальной энергии. Ka - изотопный коэффициент пересчёта для конфигурации датчика/пробоотборника, он определяется как величина, обратная изотопной эффективности (т.е., 1/эффективность), указанной в технической спецификации чувствительности

Ba: текущее значение в CPM за вычетом заданного значения фона 

PN: нормальная энергия, 100 %

PA: фактическая энергия реакторная (полученный как аналоговый вход)

Kn: другой оператор или автоматически вводимые константы, или переменные, относящиеся к расчету GPD (т.е. поток пара, давление парогенератора, температура пара, плотность пара, время переноса и т.д.)

Дисплей обновляется один раз в минуту и показывает результат суммирования значений за последние 60 секунд. Доступны более длительные времена подсчета, вплоть до 20 минут, благодаря использованию методов статистической обработки, имеющихся в UDR.

В качестве опции может быть поставлен второй UDR для контроля присутствия продуктов деления в главном паропроводе. Сигнал выхода детектора, подсоединенного ко второму UDR, мог бы контролировать продукты деления в диапазоне от 80 кэВ до 2 мэВ. При такой конфигурации как продукты деления, так и 16 N в главном паропроводе можно независимо контролировать, используя один и тот же датчик и экран.