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Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues einfaches und genaues Verfahren zur Messung der Plutonium 240-Verteilungund/oder Abbrandverteilung im Reaktorkern zu entwickeln. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass bei unterkritischem Reaktor der Neutronenfluss, welcher im wesentlichen durch die Spontanspaltung des Plutoniums 240 hervorgerufen wird, an verschiedenen Stellen des Reaktorkernes durch den Vergleich eines Signals von einem Neutronendetektor mit einer in bezug auf die bei der Spontanspaltung von Plutonium 240 freiwerdenden Neutronen gewählten spektralen Empfindlichkeit zu einem zweiten Signal gemessen und die so erhaltene Neutronenflussverteilungunter Berücksichtigung von Korrekturen, wie etwa der Photoneutronen und der Neutronenmultiplikation,
der Plutonium 240-Verteilung und/oder der Abbrandverteilung zugeordnet wird.
Die Messung des Neutronenflusses, welcher im wesentlichen durch die Spontanspaltung des Plutoniums 240 hervorgerufen wird, kann auf verschiedene Weise erfolgen : 1. Durch Messung der Verteilung des schnellen Neutronenflusses im stark unterkritischen Kern. Die Messung wird vorzugsweise mit schnellen Spaltkammern (das sind solche, die nur mit Nukliden wie U-238
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Reaktor stattfindende thermische Spaltung bemerkbar. Ebenso verstärken die Neutronen aus den Spontanspaltungen von Pu-240 ihre Flussdichteverteilung durch weitere Schnellspaltung bzw. Moderierung und ther- mische Spaltung.
Durch die ortsabhängige Neutronenmultiplikation, die dadurch im Reaktor stattfindet, kommt es zu einer Verformung des schnellen Flusses der allein durch die Spontanspaltung hervorgerufen wird und der allein die Ermittlung der Plutonium 240-Verteilung bzw. Abbrandverteilung gestattet. Es muss daher die Neutronenmultiplikation im Core an dem Messsignal korrigiert werden. Ist nun der Reaktor stark genug unterkritisch, dann machen sich die durch den thermalisierten Fluss hervorgerufenen Spaltungen gegen- über den Spontanspaltungen von Pu-240 nicht stark bemerkbar und damit ist auch die Störung durch Photoneutronen von untergeordneter Bedeutung und kann korrigiert werden.
Die Korrektur kann auf folgende Weise erfolgen : a) rechnerisch auf theoretischer Grundlage. b) Durch zusätzliches Messen des thermischen Flusses e th. Über das bekannte Verhältnis schneller
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die Beiträge der Photoneutronen festgestellt werden, die sich durch geeignete Wahl des Detektors bei der Messung des schnellen Flusses nicht bemerkbar machen. c) Durch Messung zu zwei Zeitpunkten. Durch die Messung zu mindestens zwei verschiedenen Zeit- punkten nach dem Abschalten des Reaktors kann der Anteil der Photoneutronen, deren Quellstärke einen starken zeitlichen Abfall besitzt, leicht korrigiert werden. d) Durch Messung bei zwei verschieden starken unterkritischen Zuständen.
Bei der Messung der Neu- tronenverteilung bei zwei verschieden starken Werten von Unterkritikalität des Reaktors kann der veränderte Multiplikationsfaktor dazu verwendet werden, den Einfluss der Photoneutronen und die geänderte Verteilung der schnellen Neutronen zu korrigieren.
Die Messung mit schnellen Spaltkammern wird vorzugsweise im Impulsbetrieb oder im Campbellund/oder Korrelationsverfahren durchgeführt, um die starke Ionisation der Spaltkammer aus der Gammastrahlung des Kernes nicht mitzumessen.
2. Durch Messung des thermischen Neutronenflusses des Plutoniums im stark unterkritischen Reaktor.
Diese Methode hat den Vorteil, ein grösseres Messsignal über die Verteilung der Spontanspaltung zu bekommen, aber den Nachteil eines stärkeren Einflusses der Photoneutronen, die hier im Gegensatz zu Punkt 1. mit vergleichbarem Moderationswirkungsgrad gewogen werden wie die Spaltneutronen. Daher wird die Entfaltung der beiden Neutronenquellen vorzugsweise durch eine mindestens zweimalige Messung zu verschieden starker Unterkritikalität des Reaktors durchgeführt.
Auch die Messung des thermischen Flusses wird am besten mit Spaltkammern im Impulsbetrieb oder nach dem Campbell- und/oder Korrelationsverfahren durchgeführt. Auch das Kugelmesssystem kann verwendet werden, da die Wirkungsquerschnitte im thermischen Bereich bereits die Messung einer Aktivierung erlauben.
3. Man kann aus dem Reaktorrausohen auf die Quellverteilung der Spaltneutronen schliessen, da bei jeder Spaltung etwa 2,5 Neutronen frei werden, bei jedem Photoprozess hingegen nur ein Neutron. Misst man etwa die Quadrate der Rauschamplituden, so wirkt sich die statistische Verteilung der Spaltungen mit viz stärker aus als die statistische Verteilung der Photoneutronen. Noch vorteilhafter ist eine Kreuzkorrelation von zwei am ungefähr gleiche Ort gewonnenen Messsignalen, etwa aus zwei benachbarten Spaltkammern. Durch die Korrelationsfunktion
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nur ein Neutron frei wird. Dies gilt natürlich nur näherungsweise, da das Photoneutron in seiner zweiten
Generation ebenfalls Spaltungen hervorrufen kann.
Die Rauschamplitude kann direkt als Stromsignal aus
Spaltkammern, die im Strombetrieb arbeiten, gewonnen werden, oder als Impulsfolgefrequenz von Spalt- kammern, die imimpulsbetrieb arbeiten. Die Verwendung von schnellen oder thermischen Spaltkammern ist dabei für diese Methode von untergeordneter Bedeutung und kann erst durch statistische Erwägungen oder durch die Kombination mit dem in den Punkten 1 und 2 Gesagten Wichtigkeit erlangen.
Genügt die dadurch erzielte v 2 stärkere Wichtung der Spaltprozesse allein nicht zu einer Unterdrückung der Photoneutronen, so lässt sich durch eine Kombination mit den in den Punkten 1 und 2 erwähnten Methoden die zur Entfaltung des Signals notwendige weitere Information beschaffen.
Das kann in vielfältiger Weise erfolgen. Etwa durch den Vergleich des thermischen mit dem schnellen Reaktorrauschen, durch die Messung eines der beiden Rauschen zu verschiedenen Zeiten oder bei verschiedenen unterkritischen Zuständen des Reaktors, durch die Kombination mit der schnellen oder thermischen Neutronendichteverteilung, die man mit dem gleichen Detektor gewinnen kann, oder durch eine mehrfache Kombination dieser Möglichkeiten, um den Messfehler zu verringern. So etwa die Messung des thermischen Flusses und des dazugehörigen Rauschens mit dem gleichen Detektor zu verschiedenen Zeiten und/oder verschiedenen unterkritischen Reaktorzuständen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Messung der Plutonium 240-Verteilung und/oder Abbrandverteilung im Reaktorkern, dadurch gekennzeichnet, dass bei unterkritischem Reaktor der Neutronenfluss, welcher im wesentlichen durch die Spontanspaltung des Plutoniums 240 hervorgerufen wird, an verschiedenen Stellen des Reaktorkernes durch den Vergleich eines Signales von einem Neutronendetektor mit einer in bezug auf die bei der Spontanspaltung von Plutonium 240 freiwerdenden Neutronen gewählten spektralen Empfindlichkeit zu einem zweiten Signal gemessen und die so erhaltene Neutronenflussverteilung unter Berücksichtigung von Korrekturen, wie etwa der Photoneutronen und der Neutronenmultiplikation, der Plutonium 240-Verteilung und/oder der Abbrandverteilung zugeordnet wird.