DE2335516A1

DE2335516A1 - Reaktor-reaktivitaets- und eigenwert-messungen

Info

Publication number: DE2335516A1
Application number: DE19732335516
Authority: DE
Inventors: Robert William Albrecht; George Marion Hess
Original assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Current assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Priority date: 1972-07-12
Filing date: 1973-07-12
Publication date: 1974-01-24
Also published as: AU5773773A; SE364389B; FR2192318A1; JPS4957296A

Description

United States Atomic Energy Commission, Washington, D.C. 20545, U.S.A.

Reaktor-Reaktivitäts- und Eigenwert-Messungen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Reaktivität eines Reaktors in einem willkürlichen Reaktivitätszustand, wobei Neutronenschwankungen an zwei Stellen im Reaktor festgestellt werden, um ein erstes und ein zweites Rauschsignal zu erzeugen.

Die Reaktivitätsbestimmung eines Kernreaktors beim Betrieb und beim Laden des Reaktors ist von großer Wichtigkeit, um einen sicheren und flexiblen Reaktorbetrieb zu gewährleisten. Je geringer die Sicherheit ist, mit der die Bedienungsperson über die Reaktivität Bescheid weiß, um so langsamer muß die Brennstoff ladung oder Änderungen im Leistungspegel (insbesondere bei

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Annäherung an den kritischen Zustand) vorgenommen werden, so daß der Reaktor keinen gefährlichen Zustand erreicht. Zur Messung der Reaktivität wurden bereits verschiedene Verfahren entwickelt, die von absichtlich angelegten Systemstörungen abhängen, wie beispielsweise einem Neutronenbombardement und Stangen-Fallversuchen. Die Anwendung solcher Störungen ist oftmals nicht erwünscht, da diese Vorgänge häufig teuer, zeitaufwendig und den Reaktorbetrieb störend sind. Aber selbst bei Anwendung dieser Versuche und der Benutzung von Computern zur Durchführung der Berechnungen bleibt die Reaktivitätsbestimmung ungewiss. Verzögerungen bei der Brennstoffhandhabung und Annäherung an den kritischen Punkt beeinflussen die Wirtschaftlichkeit'des Reaktorbetriebs. Komplizierende Faktoren bei der Reaktivitätsbestimmung treten infolge von Unsicherheiten ,bei der BrennstoffVerarmung, der Neutronenquellenstärke, der Verbrennung und der Vergiftung der Steuerstangen auf.

In den letzten Jahren wurde die Rauschanalyse einschließlich von Auto- und Kreuzleistungs-Spektraldichtemessungen verwendet, um kinetische Information zu erhalten, welche die Reaktor-prompt-Neutronenzerfallskonstante, die Reaktivität und den absoluten Leistungspegel betrifft. In der Frequenzdomäne wird das Korrelationszeitverhalten innerhalb der Neutronenpopulation infolge der Zweigprozesse in den Neutronenketten in frequenzabhängigen Leistungsspektraldichten dargestellt, deren charakteristische Parameter mit den kinetischen Reaktorkonstanten in Beziehung stehen. Es wurden dabei Verfahren entwickelt, welche zur Bestimmung der Reaktivität und anderer kinetischer Parameter eines Reaktors Korrelationsverfahren verwenden. Diese Verfahren sind jedoch nur bei Reaktoren anwendbar, die ein mit der Frequenz konstantes Kohärenzspektrum aufweisen. In Reaktoren mit nicht konstantem Kohärenzspektrum, wie beispielsweise thermischen Reaktoren, sind diese Verfahren nicht genau.

Die vorliegende Erfindung beabsich/ ein Verfahren zur Messung der Reaktivität eines "on-line" Kernreaktors anzugeben. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Messung der Reaktivität eines Reaktors, wo die Reaktorkohärenzspektren innerhalb der Filterbandbreite nicht konstant sind. Ferner bezweckt die Erfin-

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dung sin Verfahren zur Messung positiver Ssäkti^itäten -and ferner auch ein Verfahren zur Messung des psGirip Eigenwerts.

Susairaaengefaßt bezieht sich die Erfindung auf sin Tsrfahrsa sur automatischen Messung der Reaktivität eines SerKrs-aktors im "on-line"-Betrieb, wobai auch die proiapt-dynaiHisehsa isigen^^rt© eines Reaktors meßbar sind. Gemäß der Erfindung werden dabei 2wei oder mehrere Neutronendetektoren im oder in der Nähe vom Reaktorkern angeordnet und erzeugen infolge des Meutronenbombaräesients schwankende oder fluktuierende· Signale * Die ursprünglichen Signale werden durch Addition in zwei Signale kombiniert, wenn mehr als zwei Detektoren verwendet werden. Diese Signale werden verstärkt und in ihrer Bandbreite begrenzt, and zwar entweder durch Breitband- oder Schmalband-Filter, und zwar abhängig von der auszuführenden Messung. Die beiden sich ergebenden Signale werden verstärkt und zur Erzeugung binäre: Signale abgekappt, welche dann in einem Polaritätskoinzidenz-Korrelator multipliziert werden. Die Ausgangsgröße des Polarltätskoinzidenz-Korreiators ist eine binäre Folge mit zwei logischen Zuständen, nämlich -5-1 "and -1. Der obere Zustand (+1) wird dann eingenommen _g wenn die in den Korrelator eintretenden Binärsignals koinzident sind. Wenn diese Signale anti-koinzident sind, so wird der unter© Instand {-1} des Korrelatorausgangs eingenommen. Durch Tastung der Ausgangsgröße des Polaritätskoinzidenz-Korrelators und durch SestiJtonung der relativen Zeit, während welcher der Ausgang des Polaritatskoinzidenz-Korrelators im positiven und negativen Zustand ist» kann eine Kohärenzfunktion (oder ein Korrelaticnskceffizient) berechnet werden. Durch Bestimmung der Kohärenzfunktion bei kritischen und nicht kritischen Reaktorzuständen kann die Seakti-Tität berechnet werden. Aus der Variation der Kohärenz mit der Mittenfrequenz von Tastfiltern erhalten aus Messungen im kritischen Zustand können die dynamischen Eigenwerte berechnet werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung argeben sich insbesondere auch aus den Ansprüchen.

Weitere Vorteile, liele und Einzelheiten der 3rfindung ergeben

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aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines zur Ausführung der erfindungsgemäßen Messungen geeigneten Systems;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines gemäß der Erfindung verwendeten Polaritätskoinzidenz-Korrelators;

Fig. 3 das KohärenzSpektrum schneller und thermischer Reaktoren.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren geeigneten Systems dargestellt. Dabei ist im Core 13 eines Kernreaktors eine Vielzahl von Neutronendetektoren 10 und 11 angeordnet. Zwar sind in jeder Detektorgruppe in der Zeichnung nur drei Detektoren dargestellt, as kann aber irgendeine Anzahl von Detektoren benutzt werden. Eine Hochspannungsversorgung 14 liefert die zum Betrieb der Detektoren erforderliche Hochspannung.

Die Ausgangsgrößen einer jeden der Detektorengruppen 10 und 11 sind schwankende (fluktuierende) Signale, die in Vorverstärkern 16 bzw. 17 verstärkt werden. Die Ausgangsgröße des Vorverstärkers 16 liegt am Polaritätskoinzidenz-Korrelator 28, und zwar über verschiedene Kombinationen eines Breitbandfilters 22 und eines Schmalbandfilters 23 entsprechend der Auswahl, die durch die Stellung A, B -and C eines sechs-Steilungsschalters 20 getroffen ist. Die Schmalbandfilter können entweder abstimmbar sein oder aus einer Reihe von Schmalbandfiltern mit fester Mittenfrequenz bestehen. Die Ausgangsgröße des Vorverstärkers 16 liegt ebenfalls am Poiaritätskoinzidenz-Korrelator 28» and zwar über verschiedene Kombinationen eines Brextbandfilters 25 und eines Schmalbandfilters 26, wobei durch einen sechs-Stellungsschalter 20 verschiedene Stellungen D, E und F auswählbar sind. Wenn sich der Schalter 20 in Stellung 1 befindet, so werden die Vorverstärkersignale nur durch die Breitbandfilter 22 und 25 gefiltert. Befindet sich der Schalter 20 in Stellung 2, so werden die Vorverstärkersignale durch

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in Reihe geschaltete Breitbandfilter und Schmalbandfilter gefiltert. Wenn sich der Schalter 20 schließlich in der Stellung befindet, so v/erden nur die Schmalbandfiiter 23 und 26 benutzt.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Polaritätskoinzidenz-Korrelators 28 dargestellt, der gemäß der Erfindung benutzbar ist. Die verstärkten und gefilterten Signale v/erden in Verstärkungsbegrenzern 32 und 33 weiter verstärkt. Die Ausgangsgröße des Begrenzers 32 liegt an einem Inverter 35 sowie ündgattern 37 und 39; die Ausgangsgröße des Begrenzers 33 liegt an einem Inverter 40 und an Und-Gattern 37 und 38. Die Ausgangsgröße des Inverters 35 wird den Und-Gattern 36 und 38 eingespeist, während die Ausgangsgröße des Inverters 40 den Und-Gattern 36 und 39 zugeführt wird.

Die Ausgangsgrößen der Und-Gatter 36 und 37 werden in einem Oder-Gatter 42, kombiniert und erzeugen ein Signal P(+1), welches über die Zeit hinweg gemittelt proportional zu der Wahrscheinlichkeit ist, daß die Eingangssignale zum Polaritätskoinzidenz-Korrelator koinzident sind. Die Ausgangsgrößen der Und-Gatter und 39 werden in einem Oder-Gatter 43 zur Erzeugung eines Signals P(-1) kombiniert, welches - über die Zeit gemittelt proportional zu der Wahrscheinlichkeit ist, daß die Eingangssignale zum Polaritätskoinzidenz-Korrelator anti-koinzident sind. Die Ausgangsgrößen der Oder-Gatter 42, 43 werden in einem Oder-Gatter 45 zur Erzeugung eines Signals P(+1) + P(-1) und in einer Subtraktionseinheit 46 zur Erzeugung eines Signals P(+1) - P(-1) kombiniert. Die Ausgangsgröße der Subtraktionseinheit 46 wird durch die Ausgangsgröße vom Oder-Gatter 45 in der Dividiereinheit 48 dividiert, um die folgende Größe zu erzeugen: {p(+D - P(-1)J / fp(+1) + P(-1)J · Diese Größe wird in einer Multipliziereinheit 49 mit J/2 multipliziert und in einem Funktionsgenerator 50 wird der Sinus der sich ergebenden Größe ermittelt. Diese Größe ^ ist die Kohärenzfunktion (oder der Korrelationskoeffizient).

\ - ^sin 2 P(+1) + P( -1) (1)

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Obwohl hier ein spezielles Verfahren zur Bestimmung von yangegeben wurde, so ist doch die Erfindung nicht auf dieses eine Ver fahren beschränkt. Die Bestimmung von f kann auch durch die Sammlung von Tastwerten in Maßstabseinrichtungen, in einem Digital-Computerspeicher oder durch die Verwendung einer Analogvorrichtung ausgeführt werden. Das Zeitintervall, über welches hinweg ρ berechnet wird, kann auch nach Wunsch variiert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Verfahren zur Reaktivitätsbestimmung beschrieben. Wenn sich der Schalter 20 in Stellung 1 befindet, so sind die Vorverstärker 16 und 17 über Breitbandfilter 22 bzw. 25 mit dem Polaritätskoinzidenz-Korrelator 28 verbun den. Mit dem Reaktor in einem kritischen Zustand wird der kritische Korrelationskoeffizient gemittelt über das Durchlaßband der Filter unter Verwendung der Formel (1) bestimmt. Der kritische Korrelationskoeffizient Q kann sodann in einem Computer für darauffolgende Berechnungen gespeichert werden. Zur Messung der Reaktivität des Reaktors in sub-kritischen oder super-kritischen Zuständen werden die Wahrscheinlichkeiten von P(+1) und P(-1) am speziellen interessierenden Zustand gemessen und der Korrelationskoeffizient f wird sodann unter Verwendung der Formel (1) berechnet. Die Reaktivitätsberechnung wird sodann durch einen Computer unter Verwendung der folgenden Formel bestimmt:

* L~ f J ⁽²⁾'

wobei $ die Reaktivität in Dollar ist.

Die Beziehung der Gleichung (2) bestimmt die Reaktivität nur dann genau, wenn die Mittelfrequenz der Filter in einer Zone ,angeordnet ist, wo das KohärenzSpektrum mit der Frequenz konstant verläuft und wenn die Filterbandbreite verglichen mit der Bandbreite dieser konstanten Kohärenzspektrumszone klein ist. Diese Bedingung liegt normalerweise bei einem schnellen Reaktor vor und ist durch Kurve 60 der Fig. 3 veranschaulicht. Die Breitbandfilter 22 und der Fig. 1 überdecken einen Teil des Frequenzbereichs zwischen den Punkten A und B der Kurve 60.

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In einem thermischen Reaktor nimmt fias "ohärenzspaktrum aber schneller ab, als dies durch Kurve 61 in Fig« 5 gezeigt ist. In diesem Fall wurden die Breitbandfilter den Bereich zwischen den Punkten C und B der Kurve 61 überdecken_f so ä&B das Kohärsnsspektrum innerhalb der Bandbreite der Bxaitbanäfiltsr nicht konstant ist.

Senn das Kohärenzspektrum innerhalb des Durchlaßbandes des Breitbandfliters nicht konstant ist, so wird der Schalter 20 der Fig* I in die zweite Stellung geschaltet, wo Schiaalbandfilter 23 und 26 in Serie mit den Breitbandfiltern 22 bzw, 25 geschaltet werden. Mit den Schmalbandfiltern im Kreis und dem Reaktor im kritischen Zustand wird für verschiedene Mittelfrequenzwerte der Schmalbandfilter eine Reihe von Kohärenzmessungen ausgeführt. Die speziellen für diese Messung verwendeten Schmalbandfiitermittenfrequenzwerte hängen von dem inhärenten Polaritätsspektrum des Reaktors ab. Eine Vielzahl von Schmalbandmessungen wird für Frequenzen λ ^ ^ ausgeführt, wobei λ die mittlere Zerfallskonstante verzögerter Neutronenvorprodukte und ω die Mittelfrequenz der eine veränderbare Frequenz besitzenden Schmalbandfilter ist. Das Polaritätsspektrum nähert sich einem konstanten Wert asymptotisch (dieser Wert wird der asymptotische Wert genannt) im Frequenzbereich

^^u</5/a , wobei β /λ die kritische dynamische Bruchfr-squenz des Leistungsspektrums ist.

Die Bestimmung der asymptotischen Schmalbandkohärenz beim kritischen Zustand P ^c und die Form des Kohärenzspektrums kann durch Aufzeichnen der erhaltenen Meßwerte erfolgen, oder aber durch Verwendung eines Computers und durch Erhalt einer Annäherung durch das Verfahren der kleinsten Quadrate (ein statistisches Verfahren, bei welchem eine Linie oder eine Ebene '/on Beobachtungspunktsn derart angenähert wird, daß die Summe der Quadrate der Abstände dieser Punkte von der Linie oder Ebene ain MiniarjB ist)» Die Anzahl der zur Bestimmung der Form der Kohärenzkurve 61 erforderlichen Messungen bei Frequenzen größer als β/λ ändert sich mit der ar forder liehen Genauigkeit und der Form der Kohärenzkurve 61 <. In Reaktorreaktivitätsmessungen erfahrene Personen können die für .einen speziellen Reaktor erforderlichen Messungen bestimmen*

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Nach der Bestimmung von P wird der Schalter 20 der Fig. 1 in die Stellung 1 geschaltet und eine Messung der Breitbandkohärenz

Q eine

-j C

im kritischen Zustand 0 wird durchgeführt, wobei

j C

durchschnittliche Kohärenz über ein breites Band hinweg ist, in welchem das KohärenzSpektrum nicht konstant ist. In diesen Fällen (Wo das Kohärenzspektrum nicht konstant ist) wird die Reaktivität in einem gegebenen Zustand durch Bestimmung der durchschnittlichen Kohärenz <p mit dem Reaktor in dem gegebenen Zustand in der gleichen Weise wie P_c bestimmt. Die Reaktivität ist durch die folgenden Gleichungen gegeben;

5o

1 -

IaI

L σ

2, ²

(3)

Vo

- S

ο λ² + ω²

und zwar für die allgemeine übertragungsfunktion h{u>) in jedem Feststellungskanal. Unter Verwendung dieser Gleichungen kann die Reaktivität "on-line" durch Computer 29 der Fig. 1 bestimmt werden, um kontinuierliche Reaktivitätsablesungen zu ergeben oder aber die <?^c _t f und J Messungen können für die Berechnung der Reaktivität durch andere Errechnersysteme gespeichert werden.

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Die die Kohärenzverhältnisse multiplizierenden Funktionen können als Korrektionsfaktoren betrachtet werden, welche die Form der
Kohärenzspektren und die Form der Systemübertragungsfunktion in
Rechnung ziehen. Diese Korrektionsfaktoren enthalten die Reaktivität {$), so daß es im allgemeinen erforderlich ist, zum Auffinden der Lösung Gleichung (3) oder Gleichung (4) zu iterieren. Zur Anwendung spezieller Korrektionsfaktoren werden die Gleichungen (3) und (4) in der folgenden Form geschrieben:

(3a)

Sc ft -s )

f =

S_n -

(1 +

(1 + f)

(4a), (5)

und f ein Korrektionsfaktor ist.

Die übertragungsfunktion des Breitbandfilters kann durch eine

(d.h. ein Parameter beschreibt die übertrakann

einzige Frequenz ^

gungsfunktion) gekennzeichnet werden und der Ausdruck

aus dem bekannten f berechnet werden (vergleiche Tabelle I).

Dies wiederum gestattet die angenäherte Berechnung von f in Ausdrücken eines angenommenen oder zuvor geschätzten Wertes von $.
Diese Verfahren gestattet eine Iteration zur Lösung von entweder der Gleichung (3a) oder (4a) auf automatische Weise und "on-line" in einem Digitalcomputer.

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Die folgende Tabelle I veranschaulicht-vier verschiedene charakteristische über tr aguitgs funktionen und die entsprechenden Gleichungen für ^_Q/oC- und f, die sich durch Lösen der in den Gleichungen (3) und (4) enthaltenen Integrale ergeben.

TABELLE I

Fall Quadrat des Betrages der übertragungs- Korrektions- übertragungsfunktionfunktion faktor charakteristik

!^2f ^₅

- tan"'^o öl

tan

ω >ω ) tan"¹ ω_ο <*_c ^{(1 + f}c⁾

+ ίο² <*-

in —ι f + 7 f (f +

2 ₂₎2 ^cc

TT C

^(fc ^{+ 2)}

ΠΡ

Fall I stellt eine rechteckige übertragungsfunktion mit konstanter Verstärkung von CO= 0 bis ⁰^ = ⁰^₀ dar. Fall II ist eine übertragungsfunktion erster Ordnung. Die Fälle III und IV sind Übertragungs funktionen zweiter Ordnung, wobei der Fall III zwei Filter erster Ordnung in Reihe und der Fall IV ein optimal flaches System zweiter Ordnung darstellt. Obwohl ein großer Bereich von Übertragungsfunktionen verwendet werden könnte, wurde die durch Fall IV dargestellte übertragungsfunktion bei Durchführung dieser Erfindung benutzt. Bei Verwendung der übertragungsfunktion des Falles IV kann der Korrektionsfaktor f berechnet werden. Mit den gemessenen Parametern und dem Korrektionsfaktor f kann die Reakti-

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/ität unter Verwendung der Gleichung 3a oder der Gleichungen 4a und 5 berechnet werden. Diese Berechnungen können durch Verwendung '/on Computern mit den bekannten CoKipateÄ-Secheir/srfahren ausgeführt werden. Der Computer kann direkt rait äera Ausgang des Polaritätskoinzidenzkorrelators 28 der Fic;, 1 "srbanden sein, so daß die Reaktivität "on-line" berechnet wsräsn kann,

Eine Schätzung der Standardabweichung der Reaktivitätsschätsung basierend auf konstanter Kohärenz innerhalb der Filterbandbreite kann ebenfalls "on-line" aus der folgenden Gleichung errechnet werden:

1 ^1/2 fcT¹ (1 - - /I ⁽⁶⁾

dabei ist: ^$ die Standardabweichung der Reaktivität in $,

U), die Bandbreite des Breitbandfilters, b

T die Tastzeit,

$ die in Gleichung 2 verwendete Kohärenz oder das

in den Gleichungen 3a, 4a und 5 verwendete j? , % die kritische Kohärenz der Gleichung 2 oder P der Gleichungen 4a und 5.

Zur Messung der prompt-Eigenwertfrequenz bei einem gegebenen Reaktorbetriebszustand wird der Schalter 20 der Fig. 1 auf Position 3 gestellt. In dieser Stellung befinden sich nur die Schmalbandfilter 23 und 26 im Kreis. Das Schmalbandkohärenzspektrum wird unter Verwendung der Gleichung 1 für eine Folge von Kohärenzwerten gemessen, welche Mittenfrequenzen darstellen, die sowohl oberhalb als auch unterhalb der prompt-Eigenwertfrequenz liegen. Normalerweise ist die angenäherte prompt-Eigenwertfrequenz bekannt, so daß die Frequenzen, bei denen die Messungen ausgeführt werden sollen, bestimmt werden können. Die Frequenzen, bei denen die Messungen vorgenommen werden, werden so gewählt, daß sich der erforderliche Genauigkeitsgrad ergibt. Normalerweise werden die Messungen mindestens eine Dekade oberhalb und unterhalb der angenäherten prompt-Eigenwertfrequenz vorgenommen.

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/j
Die prompt-Eigenwertfrequenz ck - - (1 - $) wird entweder im "on-line" oder"off-line" Betrieb aus dem Kohärenzspektrum unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:

-q ν , (7) ,

J o con

dabei ist

¹^ , die Bruchfrequenz des Kohärenzspektrums bestimmt aus den Schmalbandmessungen und f der asymptotische Wert des Kohärenzspektrums bei Reaktivität $. Die Schmalbandmessungen des Kohärenzspektrums werden zur Bestimmung der Neigungen der Linien und 64 benutzt/ welche Tangenten für das Kohärenzspektrum sind. Die Linien 63 und 64 schneiden sich am Punkt F, der die Bruchfrequenz te . ist.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf den Fall gleich wirkungsvoller Detektorwirkungsgrade. Wenn die effektiven Detektorwirkungsgrade nicht gleich sind, so wird die Kohärenz für gleiche Detektorwirkungsgrade aus der ungleichen Detektorwirkungsgradkohärenz unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt:

dabei ist:

p ·' die gleiche Detaktorwirkur.gsgradkchärenz, Ϋ k die ungleiche Detektor^*:, rkungsgradkohärenz * χ .'." 1 * ist das "^;erhäit;ii.'i ':.er äquivalenten Detekcorwirkungsgrade.

In der --'Orstehen-ien Bescare: cung ist ^f-an ' gieichoedeutend xat arc -ic.

Claims

- 13 PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Reaktivitätsmessung eines Reaktors in einem willkürlichen Reaktivitätszustand» wobei die Neutronenschwankungen an zwei Stellen (10, 11) im Reaktor bestimmt werden, um erste und zweite Rauschsignale zu erzeugen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Messung - bei dem in einem kritischen Zustand befindlichen Reaktor - der Neutronenschwankungen an den zwei Stellen (10,11) im Reaktor zur Erzeugung erster und zweiter kritischer Zustandsrauschsignale;

b) Filterung der ersten und zweiten kritischen Zustandsrauschsignale in ersten bzw. zweiten Schmalbandfiltern (23, 26), wobei die Mittenfrequenz (Co) und Bandbreite der ersten und zweiten Schmalbandfilter im wesentlichen identisch ist, und wobei die Bandbreite der ersten und zweiten Schmalbandfilter hinreichend schmal ist, so daß die Kohärenzfunktion (^) des ersten und zweiten kritischen Zustandsrauschsignals im wesentlichen eben in der Bandbreite des ersten und zweiten Schmalbandfilters liegt;

c) Vergleichen (28, 29) der schmalbandgefilterten ersten und zweiten kritischen Zustandsrauschsignale über eine Zeitperiode T hinweg zur Erzeugung ihrer Kohärenzfunktion (P) gemäß der Formel:

P = sin JT/ P( +1) - P(-1) 7 ,
² i. P( +1) + P(-1) J

wobei P(+1) und P(-1) proportional zu der über die Zeit T gemittelten Wahrscheinlichkeit sind, daß die schmalbandgefilterten ersten und zweiten kritischen Zustandsrauschsignale koinzident bzw. anti-koinzident sind;

d) Wiederholung der Schritte b)und c) für eine Vielzahl von Schmalbandfiltermittenfrequenzen für Frequenzen \-U) zur Bestimmung der asymptotischen Schmalbandkohärenz Po am kritischen Zustand und der Form des Kohärenzspektrums, wobei λ die mittlere Zerfallskonstante verzögerter Neutronenvorprodukte ist;

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e) Messung - bei im beliebigen Reaktivitätszustand befindlichen Reaktor - der an den zwei Stellen festgestellten Neutronenschwankungen zur Erzeugung erster und zweiter den beliebigen Zustand charakterisierender Rauschsignale;

f) Filterung der ersten und zweiten den beliebigen Zustand darstellenden Rauschsignaie in ersten und zweiten Breitbandfiltern (22/25) , wobei die Bandbreite ^f, der ersten und zweiten Breitbandfilter hinreichend groß ist, um ein Band zu überdecken, in welchem das Kohärenzspektrum nicht konstant mit der Frequenz ist;

g) Vergleichen (28,29) der breitbandbreitengefilterten ersten und zweiten einen gegebenen Zustand darstellenden Rauschsignale über die Zeitperiode T hinweg zur Erzeugung ihrer Kohärenzfunktion P gemäß der folgenden Formel:

e = sin ί Γν⁺¹⁾ -V-¹H,

ί V⁺¹ > ⁺ V¹⁾ J

wobei P_w(+1) und P (-1) proportional zu der über die Zeit T hinweg gemittelten Wahrscheinlich sind, daß die breitbandgefilterten ersten und zweiten den beliebigen Zustand charakterisierenden Rauschsignale koinzident bzw. anti-koinzident sind; h) Berechnung (29) der Reaktivität des Reaktors entsprechend der folgenden Formel; _n

wobei $ die Reaktivität in Dollars und f ein Korrektionsfaktor gemäß der Form des Kohärenzspektrums ist.
2. Verfahren zur Messung der Reaktivität eines Reaktors in einem beliebigen Reaktivitätszustand, wobei die Neutronenschwankungen an zwei verschiedenen Stellen (10, 11) im Reaktor zur Erzeugung erster und zweiter Rauschsignale festgestellt werden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Messung der Neutronenschwankungen bei im kritischen Zustand befindlichen Reaktor an zwei Stellen (1o,11) im Reaktor zur Erzeugung erster und zweiter kritischer Zustandsrauschsignale;

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τ> s; ε. ι £

h) Filterung der ersten und zweiten kritischen. 3ustandsraii3Ghsigneile in ersten und zweiten Schn»albanäfiltern (23 bzw. 26) „·> ■/jobei die- Mittenfrequenz { (J) un3 Bandbreite der srsfcsn. "und zweiten Schmalbandfilter im wesentliches identisch ist, und wobei die Bandbreite der erstan und sweiten Schaialbandfi2,ter hinreichend eng ist, so daß die Schärens funktion {f) :1er ersten and sweiten kritischen Zustandsrauschsignaie im ■wesentlichen ■sben in der- Bandbreite-der ersten und svreitssn SchmalbaMf liter liegt?

c) dergleichen {28,29) der schmalbanagefilterten ersten -ind sweiten kritischen Zustandsrauschsignale über eine Zeitperiode T hinweg zur Erzeugung ihrer Kohärenzfunktion CP) gemäß der folgenden Formel:

'*'- sin - Γ P(+D - P(-1) I
^J 2 [ P(+1) + PH) J '

P(+1) und P(-1) proportional zv. der über die Zeit T hin-

gemittalten Wahrscheinlichkeit sind, daß die schmalbandge-

filterten ersten -and zweiten kritischen Zastandsrauschsignale koinzident bzw. anti-koinzident Jinäj

d) Wiederholung der Schritte b) "und o) 2'lx sine Vielzahl -/on Schmalbandfiltermittenfrequensen für Freq^ansssn λ⁴- & ζν,χ 3«stimsning der asymptotischen SchmalbaiK&ahärsnis PahsiM kritisshsa Zustand und der Form des Sohärensspektrums - "^ofcei Λ die Di-ifclars 2erfallskonstante der verzögerten Keutroneavorprodukt'S is·-?

s) Filtern - bei dem im kritischen 3-ust.and bafiaälich-srL 2sak^or der ersten tind zweiten kritischen Ciis-tandsranscnsignal Ir, arst.3ii und' zweitsn Breitbanäfiltam -22.23Jj" wobei Sie 'Ssnäsrsi-^%e ic>,_ des arstsn ind zweitsa 3oh^s,Z.ba^ia^tl'z'Bxs hiiirsi"3::s:iii :;rcS istF nta ei:: 3and ^n überdecken _t, iii "vslehnst das _iofc.ärs;:2S'~^!s'irt?Hi

wobei P (+1) und P (-1) proportional zu der aber die Zeit T gemittelten Wahrscheinlichkeit ist, daß die breitbandgefilterten ersten und zweiten kritischen Zustandsrauschsignale koinzident bzw. antikoinzident sind;

g) Messung - bei beliebigem Reaktivitätszustand des Reaktors der Neutronenschwankungen, die an zwei Stellen (10,11) festgestellt werden, um ein erstes und zweites den beliebigen Zustand darstellendes Rauschsignal zu erzeugen;

h) Filtern der ersten und zweiten Beliebigzustand-Rauschsignale in ersten und zweiten Breitbandfiltern (22,25); i) Vergleichen (28,29) der breitbandgefilterten ersten und zweiten Beliebigzustand-Rauschsignale über die Zeitperiode T hinweg, um ihre Kohärenzfunktion ζ gemäß der folgenden Formel zu bestimmen:

I Γν⁺¹⁾ - v-ⁱ>

2 !

wobei P (+1) und P (-1) proportional der über die Zeit T gemittelten Wahrscheinlichkeit sind, daß die breitbandgefilterten ersten und zweiten, einen gegebenen Zustand charakterisierenden Rauschsignale koinzident bzw. antikoinzident sind; j) Berechnung (29) der gegebenen Reaktivität des Reaktors entsprechend der folgenden Formel:

wobei

fc =

und f ein Korrektionsfaktor entsprechend der Form des KohärenzSpektrums ist.

3. Verfahren zur Messung der prompt-Eigenwertfreguenz eines Reaktors in einem beliebigen Reaktivitätszustand, wobei die Neutronenschwankungen an zwei Stellen (10,11) im Reaktor bestimmt werden, um erste und zweite Rauschsignale zu erzeugen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Filterung - bei in dem im beliebigen Reaktivitätszustand

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F C C ₁ C j I ^C) f 1 - 1 - I "f 1 - C f f O 1 F c< h fc H f

befindlichen Reaktor - der erstem und zvaiten Rauschsignale im ersten bzw. zweiten Schmalbandfilter (23,26), wobei die Mittenfrequenz (w>) und Bandbreite der ersten und zweiten Schmalbandfilter (23,26) im wesentlichen identisch ist, wobei die Bandbreite der ersten und zweiten Schmalbandfilter (23,26) hinreichend schmal ist, so daß die Kohärenzfunktion (f) der ersten und zweiten Rauschsignale im wesentlichen flach innerhalb der Bandbreite der ersten und zweiten Schmaibandfilter (23,26) ist;

b) Vergleichen (28,29) der schmalbandgefilterten ersten und zweiten Rauschsignale über eine Zeitperiode T hinweg zur Bestimmung ihrer Kohärenzfunktion (f) gemäß der Formel:

P= sin ^
³ 2

P( + 1)

wobei P(+1) und P(-1) proportional zur über die Zeit T gemittelten Wahrscheinlichkeit sind, daß die schmalbandgefilterten ersten und zweiten Rauschsignale koinzident bzw. antikoinzident sind;

c) Wiederholung der Schritte a) und b) für eine Vielzal von Schmalbandfiltermittenfrequenzen "oberhalb und unterhalb der prompt-Eigenwertfrequenz und für Frequenzen \<U> zur Bestimmung der Form des Kohärenzspektrums und der Neigungen des Kohärenzspektrums oberhalb und unterhalb der prompt-Eigenwertfrequenz, wobei λ die mittlere Zerfallskonstante der verzögerten Neutronenvorgänger ist;

d) Berechnung der dynamischen Abbruchfrequenz des Kohärenzspektrums ·»> , aus dem Schnittpunkt der Neigungen des Schritts c;

e) Bestimmung der asymptotischen Schmalbandkohärenzf beim beliebigen Reaktivitätszustand aus der Form des Kohärenzspektrums ;

f) Berechnung (29) von c<. gemäß der folgenden Formel:

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4. Verfahren zur Messung der Standardabweicnung der Reaktivität GT $ eines Reaktors in einem beliebigen Reaktivitätszustand,
wobei die Neutronenfluktuationen an zwei Stellen (10,11) im
Reaktor zur Erzeugung erster und zweiter Rauschsignale bestimmt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Messung der Neutronenfluktuationen - bei dem in einem
kritischen Zustand befindlichen Reaktor - an zwei Stellen (1o im Reaktor zur Erzeugung erster und zweiter kritischer Rausch zustandssignale;

b) Filterung der ersten und zweiten kritischen Zustandsrausch signale in erste,n und zweiten Breitbandfiltern (22,25) ,wobei die Bandbreite w des ersten und zweiten Breitbandfilters

(22,25) hinreichend groß ist, um ein Band zu überdecken, in
dem das Kohärenzspektrum mit der Frequenz nicht konstant ist;

c) Vergleichen (28,29) der den kritischen Zustand darstellenden breitbandgefilterten ersten und zweiten Rauschsignale
über eine Zeitperiode T hinweg zur Erzeugung ihrer Kohärenzfunktion P gemäß der folgenden Formel:

f.

. sin f

P (+1) + P (-1)
wc wc

wobei P (+1) und P (-1) proportional zu der über die Zeit T wc wc

gemittelten Wahrscheinlichkeit sind, daß die breitbandgefilter ten ersten und zweiten Rauschsignale koinzident bzw. antikoinzident sind;

d) Messung - bei in dem beliebigen Zustand befindlichen Reaktor - der Neutronenfluktuationen, die an zwei Stellen (10,11) im Reaktor festgestellt werden, um erste und zweite Beliebigzustand -Rauschsignale zu erzeugen;

e) Filterung der ersten und zweiten Beliebigzustand -Rauschsignale in den ersten und zweiten Breitbandfiltern;

f) Vergleichen (28,29) der breitbandbreitengefilterten ersten und zweiten Beliebigzustand-Rauschsignale über die Zeit-

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Periode T hinweg zur Erzeugung ihrer Kohärenzfunktion ρ gemäß der folgenden Formel:

^sin 5

V⁺¹ > " V"¹» [P_w(+D + P_w(-1)

wobei P (+1) und P (-1) proportional zu der über die Zeit T

Wr Wr

gemittelten Wahrscheinlichkeit sind, daß die breitbandgefilterten ersten und zweiten Beliebigzustand-Rauschsignale koinzident bzw. antikoinzident sind;

g) Berechnung (29) der Standardabweichung der Reaktivität gemäß der folgenden Formel:

Γτ-ίΤ ίι-ίΊ/fc

(1 +fc)²

1/2

S^c J

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2fr

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