RU2302676C1 - Method for evaluating effective intencity of neutron source in shutdown nuclear reactor - Google Patents

Method for evaluating effective intencity of neutron source in shutdown nuclear reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2302676C1
RU2302676C1 RU2005132343/06A RU2005132343A RU2302676C1 RU 2302676 C1 RU2302676 C1 RU 2302676C1 RU 2005132343/06 A RU2005132343/06 A RU 2005132343/06A RU 2005132343 A RU2005132343 A RU 2005132343A RU 2302676 C1 RU2302676 C1 RU 2302676C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neutron
intensity
gamma
nuclear reactor
reactor
Prior art date
Application number
RU2005132343/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005132343A (en
Inventor
Михаил Викторович Антоненко (RU)
Михаил Викторович Антоненко
Петр Михайлович Гаврилов (RU)
Петр Михайлович Гаврилов
Александр Георгиевич Кохомский (RU)
Александр Георгиевич Кохомский
Александр Александрович Цыганов (RU)
Александр Александрович Цыганов
Виктор Борисович Чуканов (RU)
Виктор Борисович Чуканов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат"
Priority to RU2005132343/06A priority Critical patent/RU2302676C1/en
Publication of RU2005132343A publication Critical patent/RU2005132343A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2302676C1 publication Critical patent/RU2302676C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: experimental evaluation of nuclear reactor physical characteristics and estimating its effective multiplication factor and reactivity.
SUBSTANCE: proposed method includes displacement of absorption rods or other disturbance source in reactor core, determination of neutron field response to these displacements by means of neutron detector, and gamma-ray intensity measurements. Effectiveness of neutron source intensity is found from equation Qef(t)=kλλd(t), where λd(t), is gamma-ray intensity; kλ is factor found in calibration experiment. This procedure needs no periodic repetition of displacing control rods affording reliable shutdown of reactor. Fission chambers are used as neutron and gamma-ray detectors. Gamma-ray intensity is measured by changing over fission chamber using integral current recording circuit.
EFFECT: enhanced reliability of measurement results, reduced amount of work involving handling of radioactive materials.
3 cl

Description

Изобретение относится к способам экспериментального определения физических характеристик ядерных реакторов и может быть использовано при оценке таких важных параметров подкритического ядерного реактора как эффективный коэффициент размножения, реактивность.The invention relates to methods for experimental determination of the physical characteristics of nuclear reactors and can be used to evaluate such important parameters of a subcritical nuclear reactor as the effective multiplication factor, reactivity.

Измерения реактивности были и остаются основными измерениями, выполняемыми как на критических сборках, так и на энергетических реакторах. Это связано с тем, что изменение нейтронной мощности реактора во времени определяется его реактивностью. Поэтому для обеспечения ядерной безопасности необходим непрерывный контроль реактивности ядерного реактора на остановках, в том числе в процессе перегрузки топлива и при выполнении регламентных ремонтных работ.Reactivity measurements have been and remain the main measurements performed both at critical assemblies and at power reactors. This is due to the fact that the change in the neutron power of a reactor over time is determined by its reactivity. Therefore, to ensure nuclear safety, continuous monitoring of the reactivity of a nuclear reactor at stops is necessary, including during fuel refueling and during routine repair work.

В тех случаях, когда вариация реактивности реактора не приводит в заданных пределах к изменениям: 1) эффективной интенсивности источников нейтронов и 2) эффективности детекторов, связь между эффективным коэффициентом размножения подкритического реактора и скоростью счета детектора нейтронов имеет вид (Патент RU 2231145 С2, 20.06.2004):In cases where the variation in the reactivity of the reactor does not lead to changes in the specified limits: 1) the effective intensity of the neutron sources and 2) the efficiency of the detectors, the relationship between the effective multiplication coefficient of the subcritical reactor and the count rate of the neutron detector has the form (Patent RU 2231145 C2, 20.06. 2004):

Figure 00000001
Figure 00000001

где кэф - эффективный коэффициент размножения ядерного реактора;where k eff is the effective multiplication factor of a nuclear reactor;

Nd - скорость счета детекторов нейтронов в ядерном реакторе;N d is the count rate of neutron detectors in a nuclear reactor;

Qэф - эффективная интенсивность источника нейтронов ядерного реактора.Q eff is the effective intensity of the neutron source of a nuclear reactor.

Таким образом, определив в результате эксперимента эффективную интенсивность источника нейтронов, в дальнейшем задача измерения реактивности ядерного реактора сводится к определению кэф с использованием измеренного значения Qэф.Thus, having determined the effective intensity of the neutron source as a result of the experiment, in the future the task of measuring the reactivity of a nuclear reactor is reduced to the determination of ef using the measured value of Q eff .

Известен способ одновременного и независимого определения величины источника нейтронов и реактивности [Могильнер А. И., Фокин Г.Н., Чайка Ю.Б., Кузнецов Ф.М. Применение малых ЭВМ для измерения реактивности. - Атомная энергия, 1974, т.36, вып.5, с.358], заключающийся в том, что эффективную интенсивность источника нейтронов реактора определяют в результате сравнения скорости счета детектора нейтронов критического или слегка надкритического (период больше 200 с) реактора со скоростью счета того же реактора, в который в момент времени t=0 введен поглотитель. Однако применение этого способа технически затруднено, поскольку для его реализации необходимо выводить ядерный реактор в критическое состояние.There is a method of simultaneous and independent determination of the magnitude of the neutron source and reactivity [Mogilner A. I., Fokin G.N., Chaika Yu.B., Kuznetsov F.M. The use of small computers for measuring reactivity. - Atomic energy, 1974, vol. 36, issue 5, p. 358], which consists in the fact that the effective intensity of the neutron source of the reactor is determined by comparing the counting speed of the neutron detector of a critical or slightly supercritical (period greater than 200 s) reactor with a speed account of the same reactor into which the absorber is introduced at time t = 0. However, the application of this method is technically difficult, since for its implementation it is necessary to bring the nuclear reactor to a critical state.

Известен способ определения эффективной интенсивности источника нейтронов ядерной установки, принятый в качестве прототипа (Патент RU 2231145 С2, 20.06.2004). Qэф по этому способу рассчитывают на основании измеренного с помощью детекторов нейтронов отклика нейтронного поля на ввод в активную зону ядерного реактора отрицательной реактивности. При этом время ввода отрицательной реактивности не должно превышать 5 с, суммарная эффективность вводимых стержней должна быть больше 1%, суммарное время измерения скорости счета детектора нейтронов должно быть не менее 300 секунд, а время измерения до начала сброса стержней регулирования 10÷20 секунд. В исходном стационарном состоянии до сброса стержней эффективный коэффициент размножения (кэф) должен находиться в следующем диапазоне 1>кэф>0.95.A known method for determining the effective intensity of the neutron source of a nuclear installation, adopted as a prototype (Patent RU 2231145 C2, 20.06.2004). Q eff by this method is calculated on the basis of the neutron field response measured by neutron detectors to enter negative reactivity into the core of a nuclear reactor. In this case, the input time of negative reactivity should not exceed 5 s, the total efficiency of the introduced rods should be more than 1%, the total time for measuring the count rate of the neutron detector should be at least 300 seconds, and the measurement time before the reset of the control rods was 10 ÷ 20 seconds. In the initial stationary state, before the rods are discharged, the effective multiplication coefficient (k eff ) should be in the following range 1> k eff > 0.95.

Способ, взятый за прототип, позволяет определять эффективную интенсивность источника нейтронов заглушенного ядерного реактора, однако его реализация связана с определенными технологическими и техническими проблемами:The method taken as a prototype, allows you to determine the effective intensity of the neutron source of a muffled nuclear reactor, however, its implementation is associated with certain technological and technical problems:

- необходимость извлечения с последующим вводом в активную зону значительной части регулирующих стержней с целью создания достаточного возмущения нейтронного потока;- the need to extract and then enter into the active zone a significant part of the control rods in order to create a sufficient perturbation of the neutron flux;

- предполагается, что Qэф не изменяется в течение времени. Однако, вследствие уменьшения интенсивности генерации фотонейтронов в течение нескольких суток после заглушения ядерного реактора, эффективная интенсивность источника нейтронов значительно изменяется (более 1.5 раз), поэтому с целью повышения достоверности оценки состояния ядерного реактора, а следовательно, безопасности, эксперимент по определению Qэф необходимо периодически повторять, что связано с увеличением объема ядерно-опасных работ.- it is assumed that Q eff does not change over time. However, due to a decrease in the intensity of photoneutron generation within a few days after the nuclear reactor is shut down, the effective intensity of the neutron source varies significantly (more than 1.5 times), therefore, in order to increase the reliability of assessing the state of a nuclear reactor, and therefore safety, an experiment to determine Q eff is necessary periodically repeat, which is associated with an increase in the volume of nuclear hazardous work.

Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности работы ядерного реактора и уменьшение объема ядерно-опасных работ, связанных с извлечением при экспериментах по определению Qэф значительной части регулирующих стержней, обеспечивающих надежное заглушение ядерного реактора.The objective of the present invention is to increase the safety of a nuclear reactor and reduce the amount of nuclear hazardous work associated with the extraction during experiments to determine Q eff a significant part of the control rods, providing reliable silencing of the nuclear reactor.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения эффективной интенсивности источника нейтронов заглушенного ядерного реактора, содержащего облученное ядерное топливо, включающем перемещение в активной зоне стержней поглотителей или иных локальных источников возмущения, определение с помощью детекторов нейтронов отклика на эти перемещения, дополнительно измеряют интенсивность гамма-излучения, а расчет эффективной интенсивности источника нейтронов выполняют по соотношениюThe problem is solved in that in a method for determining the effective intensity of a neutron source of a drowned nuclear reactor containing irradiated nuclear fuel, including moving in the active zone of the absorber rods or other local sources of disturbance, determining the response to these movements using neutron detectors, they additionally measure the gamma radiation, and the calculation of the effective intensity of the neutron source is performed by the ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

где γd(t) - интенсивность гамма-излучения;where γ d (t) is the intensity of gamma radiation;

kγ - коэффициент, определенный в результате калибровочного эксперимента.k γ is the coefficient determined as a result of the calibration experiment.

В качестве детекторов нейтронов и гамма-излучения используют камеры деления.As detectors of neutrons and gamma radiation using fission cameras.

Интенсивность гамма-излучения измеряют путем переключения камер деления по схеме регистрации интегрального тока.The intensity of gamma radiation is measured by switching the division cameras according to the integrated current registration scheme.

Пример применения данного способа для измерения реактивности промышленного уран-графитового ядерного реактора во время длительной остановки продолжительностью ~14 суток.An example of the application of this method for measuring the reactivity of an industrial uranium-graphite nuclear reactor during a long shutdown of ~ 14 days.

Через сутки после остановки реактора проводят калибровочный эксперимент, при котором выполняют сброс стержней регулирования, определяют с помощью импульсных камер деления КНТ-31 отклик нейтронного поля на это возмущение и далее рассчитывают значения Qэф и кэф. В калибровочном эксперименте Qэф и кэф составили 22.5 импульс/с и 0.955 соответственно.One day after reactor shutdown calibration experiment conducted in which the reset control rods operate, is determined by dividing the pulse chambers CST-31 response to this neutron field perturbation and more calculated values and Q eff eff. In the calibration experiment, Q eff and k eff were 22.5 pulses / s and 0.955, respectively.

Далее проводили измерение интенсивности гамма-излучения с помощью камер деления КНТ-31, переключенных по схеме регистрации интегрального тока. Мощность дозы гамма-излучения составила γd≈50 Р/с.Next, we measured the intensity of gamma radiation using fission cameras KNT-31, switched according to the registration scheme of the integrated current. The dose rate of gamma radiation was γ d ≈50 P / s.

На основании полученных данных определяют коэффициент kγ:Based on the data obtained, the coefficient k γ is determined:

Figure 00000003
Figure 00000003

К примеру, на 8-е сутки после остановки реактора измеряли скорость счета камер деления КНТ-31. К этому времени она снизилась до 450 импульс/с. Камеры деления КНТ-31 переключили по схеме регистрации интегрального тока и измерили γd(8)≈26 P/c. Значение эффективной интенсивности источника нейтронов, рассчитанное по соотношению (2), составилоFor example, on the 8th day after the reactor shutdown, the count rate of the KNT-31 fission chambers was measured. By this time, it had fallen to 450 impulses / s. The KNT-31 fission chambers were switched according to the integrated current recording scheme and measured γ d (8) ≈26 P / s. The value of the effective intensity of the neutron source, calculated by the relation (2), was

Qэф(8)≈kγ·γd(8)=0.45·26=11.7 импульс/с,Q eff (8) ≈k γ · γ d (8) = 0.45 · 26 = 11.7 pulse / s,

Значение эффективного коэффициента размножения вычисляют по формуле (1):The value of the effective breeding coefficient is calculated by the formula (1):

Figure 00000004
Figure 00000004

Достоверность полученных значений Qэф и кэф подтверждена в повторном калибровочном эксперименте, проведенном на 8-е сутки после остановки реактора.The reliability of the obtained values of Q eff and k eff was confirmed in a repeated calibration experiment conducted on the 8th day after the reactor shutdown.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет получить достоверные результаты величины эффективной интенсивности источника нейтронов без периодического повторения операций по перемещению стержней регулирования, обеспечивающих надежное заглушение ядерного реактора, и тем самым уменьшает объем ядерно-опасных работ.Thus, the use of the proposed method allows to obtain reliable results of the magnitude of the effective intensity of the neutron source without periodically repeating operations to move the control rods, ensuring reliable silencing of the nuclear reactor, and thereby reduces the amount of nuclear hazardous work.

Claims (3)

1. Способ определения эффективной интенсивности источника нейтронов заглушенного ядерного реактора, содержащего облученное ядерное топливо, включающий перемещение в активной зоне стержней поглотителей или иных локальных источников возмущения, определение с помощью детекторов нейтронов отклика нейтронного поля на эти перемещения и расчет искомой величины, отличающийся тем, что дополнительно измеряют интенсивность гамма-излучения, а расчет эффективной интенсивности источника нейтронов выполняют по соотношению1. A method for determining the effective intensity of a neutron source of a muffled nuclear reactor containing irradiated nuclear fuel, including moving in the active zone of the absorber rods or other local sources of disturbance, determining with neutron detectors the response of the neutron field to these movements and calculating the desired value, characterized in that additionally measure the intensity of gamma radiation, and the calculation of the effective intensity of the neutron source is performed by the ratio Qэф(t)≈kγ·γd(t),Q eff (t) ≈k γ · γ d (t), где γd(t) - интенсивность гамма-излучения;where γ d (t) is the intensity of gamma radiation; kγ - коэффициент, определенный в результате калибровочного эксперимента.k γ is the coefficient determined as a result of the calibration experiment. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве детекторов нейтронов и гамма-излучения используют камеры деления.2. The method according to claim 1, characterized in that the fission cameras are used as neutron and gamma radiation detectors. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что интенсивность гамма-излучения измеряют путем переключения камер деления по схеме регистрации интегрального тока.3. The method according to claim 2, characterized in that the gamma radiation intensity is measured by switching the division cameras according to the integrated current registration circuit.
RU2005132343/06A 2005-10-19 2005-10-19 Method for evaluating effective intencity of neutron source in shutdown nuclear reactor RU2302676C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132343/06A RU2302676C1 (en) 2005-10-19 2005-10-19 Method for evaluating effective intencity of neutron source in shutdown nuclear reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132343/06A RU2302676C1 (en) 2005-10-19 2005-10-19 Method for evaluating effective intencity of neutron source in shutdown nuclear reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005132343A RU2005132343A (en) 2007-04-27
RU2302676C1 true RU2302676C1 (en) 2007-07-10

Family

ID=38106648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005132343/06A RU2302676C1 (en) 2005-10-19 2005-10-19 Method for evaluating effective intencity of neutron source in shutdown nuclear reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2302676C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447520C1 (en) * 2010-12-01 2012-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" Method for measurement of neutron flux intensity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447520C1 (en) * 2010-12-01 2012-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" Method for measurement of neutron flux intensity

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005132343A (en) 2007-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5546174B2 (en) Radioactivity concentration evaluation method and evaluation program for radioactive waste, and radioactivity concentration evaluation apparatus
Menlove et al. Fissile and fertile nuclear material measurements using a new differential die-away self-interrogation technique
JP2006322727A (en) Measuring method of axial-direction void fraction distribution, and fuel assembly neutron multiplication factor evaluation method before storage in storing device
Cao Determining reactor neutrino flux
Desgranges et al. Evidence of tellurium iodide compounds in a power-ramped irradiated UO2 fuel rod
JP5752467B2 (en) Reactor fuel non-destructive burnup evaluation method and apparatus
Valentine Review of subcritical source-driven noise analysis measurements
Lebrat et al. Global results from deterministic and stochastic analysis of the MUSE-4 experiments on the neutronics of accelerator-driven systems
Charlton et al. The use of self-induced XRF to quantify the Pu content in PWR spent nuclear fuel
RU2302676C1 (en) Method for evaluating effective intencity of neutron source in shutdown nuclear reactor
JP3103361B2 (en) Measurement method of burnup of nuclear fuel
KR101440273B1 (en) Plutonium(Pu) amount determination System and Method in Uranium(U)/Transuranium(TRU) Ingot of Pyroprocessing product
JP5907836B2 (en) Measurement management method
JP2012163379A (en) Fuel assembly gamma ray measuring apparatus
RU30008U1 (en) Neutron detector
JP2013130418A (en) Nuclear material detection device and nuclear material detection method
Bernard et al. Validation of JEFF-3.1. 1 Thermal and Epithermal Neutron-Induced Capture Cross Sections Through MELUSINE Experiment Analysis
JP2010210613A (en) Subcriticality determining device of neutron multiplying system, and program of the same
Remeikis et al. Evolution of the neutron sensor characteristics in the RBMK-1500 reactor neutron flux
RU2243603C2 (en) Method for measuring efficiency of reactor plant control rods
RU2527489C2 (en) Neutron-activation method of monitoring burning of spent fuel assemblies of thermal neutron reactors and apparatus therefor
Eigenbrodt Spent fuel measurements: passive neutron albedo reactivity (PNAR) and photon signatures
US20240134073A1 (en) Real-Tune Change Detection Monitoring Using Isotopic Ratio Signatures
RU2553722C1 (en) Method of calibration of neutron flow density measurement channels intended for measurement of flow rate of heat carrier of first contour of nuclear reactor
KR101466247B1 (en) Plutonium (Pu) accounting system and method for pyroprocessing output material of U/TRU (Uranium/Transuranium) ingot

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071020