DE1639231A1

DE1639231A1 - Reaktivitaets-Messgeraet fuer Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1639231A1
Application number: DE19681639231
Authority: DE
Inventors: Dr Ronald Dierckx; Walter Hage Dr; Armand Van Wauve
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1968-03-18
Filing date: 1968-03-18
Publication date: 1971-01-28
Also published as: NL6901566A; FR2004090A1; BE729101A; LU57797A1

Description

EUROPÄISCHE ATOMGEMEINSCHAFT (EURATOM)

Reaktivitäts-Meßgerät für Kernreaktoren.

Die Erfindung betrifft ein Reaktivitäts-Meßgerät für Kernreaktoren, bestehend aus einer den mittlere Neutronenfluß des Reaktor? messenden Ionisationskammer vaiti &- «eas die kinetische

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Zur Rer.ktivitäf «messv-Kg iü Kernrea&tortiii ist ir, Ic-ias-fter g^iv neben di,*i Mi.th-r.de der Oszil?.ation einer Probe ηηύ sftssfti:ifi,eß€-nder Fourier-

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direktes Meßverfahren getreten, das ohne nach bestimmten Gesetzen bewegte Proben auskommt. Dabei wird der mittlere Neutronenfluß eines Reaktors in einer Ionisationskammer gemessen und als Variable in die kinetische Reaktorgleichung eingeführt. In der Zeitschrift Nuclear Applications VoI* 3, September I967, p. 532-539 wurde eine vereinfachte Rechenschaltung zur Auswertung dieser Gleichung angegeben, die von der Erkenntnis ausgeht, daß sich einzelne Gruppenkonstanten der verzögerten und Photoneütronen auf die Gesamtreaktivität kaum auswirken. Andrerseits hat sich gezeigt, daß selbst bei Berücksichtigung aller vorhandener Neutrrmengrur>pen die Empfindlichkeit dieses Verfahrens nicht besonders groß ist, so daß geringe Reaktivitäts-

k—1 —*ϊ
werte wie z.B. -ητ—— = IC ⁷ (k= Kritikalitätsfaktor) nicht sicher gemessen werden können.

Mit der gleichen Schaltung könnte die Empfindlichkeit des Reaktivitätsmessers weiter gesteigert werden, falls beliebig rauscharme

Karen, Dies trifft aber nicht ?u. Die Er-'.f, daß iaan die Neutronendicht c des quasi

:e? ^Tie?,»:tci*s zwockmäßigerweisö unterdrückt und die durch Uli dem Reaktor auf t.retail den Abweichungen des vätv-ämi-B vow Beharrungsxrert einem bekannten Rechönnetavi i i, üur i,:.-^f sihüung d«>r F-;i*vursordichtö zuführt· Auf die*« WCiise Wird cw-s; ^v': _} dsii .>■ Eiaprindlichkeit mit gleichen V#·;·#fcärkern um ein*:':; fak^

Das entsprechende Reaktivitätsmessgerät mit direkter Reaktivitätsanzeige besitzt demnach eine Differenzschaltung am Eingang des Rechennetzwerkes, das die Änderung der Präkursordichte bestimmt. Zum Verständnis der Erfindung trägt die Erklärung der mathematischen Grundlage bei.

Das punktkinetische Verhalten eines Reaktors wird durch folgende Gleichung vereinfacht beschrieben:

/ 4 \ d W(t) Λ"~ I^ r+\

(X) ' ^s n(t) +

wobei: η die Gesamtneutrcnendichte des Reaktors (l/cm ) t die Zeit

p> den Gesamtanteil verzögerter und Photoneutronen Ju.die Neutronenerzeugungszeit (eine Konstante) (see) XL die Zerfallskonstante der i-ten Neutronengruppe (l/sec) Ci Präkursordichte der i-ten Neutronengruppe (l/cm ) S eine Neutronenquelle (l/cn see) J Reaktivität

darstellt.

I_B stabilen Gleichgewicht der Präkursordichte verzögerter und Photoneutronen hat der Reaktor in Abwesenheit einer Neutronenquelle eine Multiplikationskonstante k - 1. Mit einer Quelle (z.B. spontane Spaltneutronen, lang lebende Photoneutronen) ist der bei n(o) stabilisierte Reaktor leicht unterkritisch um den Wert ^₀ .

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Dann gilt:

(2) O * n(o) +^Ai Ci(o) + S.

Au· (1) und (2) ergibt sich mit der vereinfachenden Annahme konstanter Neutronendichte

^dT ^{= 0}^ ^{bei einem} prompten Sprung:

Ea wurde bereits in der erwähnten Zeitschrift Nuclear Applications nachgewiesen, daß nicht alle Neutronengruppen berücksichtigt werden müssen und daß andere zu einer virtuellen Gruppe zusammengefaßt werden können, ohne wesentlich die Genauigkeit zu beeinflussen· Für einen schwerwas β ermoderierten Reaktor ge-» nügen z.B. bereits sechs Gruppen.

Es hat sich experimentell gezeigt, daß eine Verwendung der ^ Formel (3) eine um den Faktor 10 höhere Empfindlichkeit in

der Bestimmung kleiner Reaktivitäten zulä'ßt als die Formel (1) gemäß den bisherigen Verfahren.

Die einzige Figur zeigt ein Rechengerät zur Reaktivitätsbe-• Stimmung gemäß dieser Formel, wobei die Darstellung zwar durch Verwendung von bekannten Symbolen aus der Analogrechentechnik erleichtert wurde, was aber nicht heißen soll, daß in der Praxis nicht ein spezielles Gerät mit entsprechender fester Verdrahtung eingesetzt würde.

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Als Symbole sind verwendet: einfache Dreiecke, die einen Operationsverstärker mit an den Eingängen angeschriebenem Verstärkungsgrad darstellen; Dreieck/Rechteckkombinationen, die Integratorverstärker mit eingeschriebenem Integrationsgrad bedeuten; Kreise, die Potentiometer darstellen, an denen Rechengrößen als multiplikative Konstante einstellbar sind; ein Dreieck mit Bogenbegrenzung für einen nicht rückgekoppelten Operationsverstärker sehr hoher Verstärkung; ein Quadrat, das einen Vierquadranten-Multiplikator darstellt. Die Referenzspannung beträgt beispielsweise 10 V, Das Rechennetzwerk besteht im wesentlichen aus einem Präkursorteil zur Bestimmung der Änderung der Präkursorzerfälle und einem Divisionsteil. Der Präkursorteil mit sechs Integratoren 1, 18 Potentiometern 2 und zwei Sc!is3 j ^ 3 zur Meßbereichsuraschaltung ist bereits in der erwähnten Zeitschrift Nuclear Applications beschrieben· Es ist jedoch zu unterstreichen, daß hier nicht die Neutronendichte selbst, sondern die Abweichung der Neutronendichte von einem Wert n(o) als Eingabewert Verwendung findet. Dieser Eingabewert wird in einem zusätzlichen Differenzverstärker k aus dem Meßwert n(t) und einem einstellbaren Wert n(o) gebildet· Dieser wird so gewählt, daß die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers im quasi kritischen Gleichgewicht zu Null wird«. Der Divisionsteil umfaßt einen Multiplikator 8_t einen offenen Verstärkt 9 sowie zwei Umkehrverstärker 10.

Der Meßwert seinerseits wird in einer Ionisationskammer 5, die sich im Reaktor 6 befindet, als neutronenflußabhängiger Kammerstrom gebildet und in einem rai-scharraen Vorverstärker ? in eine Spannung umgesetzt·

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Wenn die Erfindung auch praktisch mit Analogrechenelementon realisiert wurde, so lassen diese sich natürlich im Rahmen der Erfindung auch durch entsprechende Digitalelemente ersetzen·

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Claims

Patentanspruch

Reaktivitätsmeßgerät für Kernreaktoren zur direkten Anzeige der Reaktivität mit einer den mittleren Neutronenfluß des Reaktors messenden Ionisationskammer und einem die kinetische Reaktorgleichung auswertenden Rechennetzwerk mit Präkursorteil, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Differenzechaltung (k) am Eingang des Rechennetzwerkes für den Präkursorteil der dem Beharrungszustand des Reaktors entsprechende Ionisationskammer strom unterdrückt wird«

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