RU2450378C1 - Способ измерения подкритичности ядерного реактора - Google Patents
Способ измерения подкритичности ядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450378C1 RU2450378C1 RU2011110911/07A RU2011110911A RU2450378C1 RU 2450378 C1 RU2450378 C1 RU 2450378C1 RU 2011110911/07 A RU2011110911/07 A RU 2011110911/07A RU 2011110911 A RU2011110911 A RU 2011110911A RU 2450378 C1 RU2450378 C1 RU 2450378C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- subcriticality
- neutrons
- iin
- neutron
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
Изобретение относится к физике реакторов и может быть использовано для измерения подкритичности реакторов атомных станций. Импульсный источник нейтронов ИИН помещают в ядерный реактор. Измеряют скорость счета детектора нейтронов до начала запусков ИИН (фон). Осуществляют запуск ИИН с частотой следования импульсов нейтронов более 10 Гц и измеряют полное число нейтронов в ядерном реакторе n(t) как скорость счета детектора нейтронов x(t). При установившемся в среднем постоянном числе нейтронов в реакторе в течение времени Т измеряют Y(t) - число отсчетов детектора нейтронов в реакторе с дискретностью по времени Δt, и вычисляют скорость счета x(t) детектора нейтронов. По результатам этих измерений вычисляют значение параметра Sv. Вычисляют значение экспериментальной погрешности ΔSv. По калибровочной кривой Δk=f(Sv) находят искомую подкритичность. Изобретение позволяет повысить достоверность измерения подкритичности ядерного реактора за счет исключения методической погрешности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к физике реакторов и может быть использовано для измерения Δk - подкритичности реакторов атомных станций. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии (НП-082-07) "Правила ядерной безопасности реакторных установок атомных станций" предписывают контроль подкритичности реактора до уровня Δk≤0.02 при проведении ядерно-опасных работ (п.4.19). В пунктах этого документа п.2.3.3.15 указывается, что перед пуском реактора подкритичность реактора "должна быть не менее 0.1". В п.2.7.2.5 и п.2.7.2.6 указывается, что "подкритичность реактора в процессе перегрузки с учетом возможных ошибок должна составлять не менее 0.02." Изобретение может быть использовано для измерения подкритичности реакторов атомных станций в диапазоне 0<Δk≤0.02 с указанием экспериментальной погрешности.
Известен способ измерений реактивности размножающей среды (Лебедев Г.В., Шикалов В.Ф. Патент на изобретение РФ №2266577, G21C 17/104, 16.03.2004). Этот способ (прототип) заключается в том, что помещают источник нейтронов в размножающую среду, после установления стационарного состояния измеряют полное число нейтронов как скорость счета детектора нейтронов в объеме размножающей среды, а также скорость счета в отсутствие источника нейтронов, после чего определяют по формуле реактивность размножающей среды, при этом в качестве источника нейтронов используется импульсный источник нейтронов (ИИН) с частотой следования импульсов нейтронов более 10 Гц, после включения ИИН и установления стационарного в среднем состояния размножающей среды измеряют среднее значение скорости счета при включенном ИИН и скорость счета при выключенном ИИН n1 и определяют реактивность на каждом цикле включение-выключение по формуле
где ρ - реактивность,
βэф - константа запаздывающих нейтронов,
n1 - скорость счета детектора после выключения ИИН.
Время установления стационарного в среднем состояния равно 3-5 мин.
Измерение скорости счета ведут при включенном и выключенном ИИН с дискретностью (0.1-1) с.
Подкритичность по результатам определения ρ может быть вычислена по известной формуле
Δk=-ρ/(1-ρ).
Недостатком этого способа измерений реактивности (прототипа) является то, что вместо полного количества нейтронов, находящихся в реакторе, в формулу (1) подставляют результаты измерений скорости счета детектора нейтронов и n1. Как следует из формулы (1), такая подстановка возможна, если скорость счета детектора нейтронов пропорциональна полному количеству нейтронов и коэффициент пропорциональности ε для состояний размножающей среды при включенном и выключенном ИИН одинаков. В действительности, неизменность значения ε в состояниях размножающей среды с включенным и выключенным ИИН не гарантируется. Поэтому результат определения реактивности в случае непосредственного использования формулы (1) будет содержать методическую погрешность. Для учета методической погрешности вводят расчетную поправку на изменение ε. Подобный расчет по своей сложности сравним с расчетом реактивности размножающей среды без учета экспериментальных данных.
Техническим результатом, на которое направлено изобретение, является повышение достоверности измерения подкритичности ядерного реактора за счет исключения методической погрешности, во исполнение требований норм и правил (НП-082-07), что повышает безопасность работы ядерного реактора.
Для этого предложен способ измерения подкритичности ядерного реактора, заключающийся в том, что помещают импульсный источник нейтронов ИИН в ядерный реактор, осуществляют запуск ИИН с частотой следования импульсов нейтронов более 10 Гц, измеряют полное число нейтронов в ядерном реакторе n(t) как скорость счета детектора нейтронов x(t) при установившемся в среднем постоянном числе нейтронов в реакторе, и определяют подкритичность ядерного реактора, при этом измеряют скорость счета детектора нейтронов до начала запусков ИИН (фон), а запуски ИНН прекращают после установления в среднем постоянного числа нейтронов в реакторе, после чего в течение времени Т измеряют Y(t) - число отсчетов детектора нейтронов с дискретностью по времени Δt, и вычисляют скорость счета x(t) детектора нейтронов по результатам этих измерений,
вычисляют значение параметра Sv по формуле
Xi - значения функции x(t) в моменты времени i·Δt за вычетом фона,
вычисляют значение погрешности ΔSv по формуле
Yi - измеренные числа отсчетов детектора в моменты времени i·Δt за вычетом фона, и по калибровочной кривой Δk=f(Sv) находят искомую подкритичность и погрешность измерения подкритичности.
При этом запуски ИНН прекращают через 5-6 минут после начала запусков ИИН.
При этом измеряют Y(t) в течение времени Т, равном 10÷300 секунд.
Кроме того, выбирают Т, равным 60 секундам.
Калибровочную кривую - зависимость подкритичности реактора от значений параметра Sv - рассчитывают из системы точечных уравнений кинетики.
При этом вычисляют Sv и ΔSv, используя числа отсчета детектора нейтронов, начиная с момента времени 0.2 секунд после прекращения запусков ИИН.
При этом измеряют числа отсчетов детектора нейтронов Y(t) с интервалом дискретности Δt=0.1 с.
Использование в обработке экспериментальных данных Xi, полученных исключительно после выключения ИИН, когда справедливо равенство
x(t)=ε·n(t),
где ε - константа, независящая от времени, позволит исключить методическую погрешность.
В связи с тем, что результат измерений подкритичности не будет содержать методическую погрешность, можно достоверно, в соответствии с (НП-082-07) приводить результаты измерений с учетом экспериментальной погрешности. Если результат измерений подкритичности предложенным способом будет больше 0.02 с учетом экспериментальной погрешности, то в соответствии с требованиями (НП-082-07) достаточно этот факт констатировать.
На фиг.1 дана зависимость функции x(t) в течение смоделированного эксперимента при наличии фона.
На фиг.2 дана зависимость функции x(t) смоделированного эксперимента после прекращения запусков ИИН за вычетом фона.
На фиг.3 дана расчетная зависимость значений подкритичности от значений параметра Sv, рассчитанных по формуле (4) - калибровочная кривая.
Для определения значений функции Δk=f(Sv):
- задают ряд значений Δk в интервале 0.03≥Δk>0 (рекомендуется задавать 100 значений с интервалом дискретности 0.0003),
- задают во временном интервале (-∞<t≤0) значения функций n(t)=n0 и Q(t)=Q0, где Q(t) - интенсивность источника нейтронов внутри реактора,
- задают при t≥0.1 с значение Q(t)≡0.
При этих заданных условиях в результате численного решения системы точечных уравнений кинетики с интервалом дискретности Δ=0.1 с в диапазоне (60≥t≥0.1) с определяют значения ni, где ni - значения функции n(t) в моменты времени i·Δt. Считаются известными константы запаздывающих нейтронов и время жизни мгновенных нейтронов. Значения параметра Sv для построения калибровочной кривой, начиная с момента времени 0.2 с, когда заканчивается спад на мгновенных нейтронах, рассчитывают по формуле
В подтверждение возможности реализации измерений подкритичности реакторов атомных станций в диапазоне 0<Δk≤0.02 с указанием экспериментальной погрешности проведено математическое моделирование эксперимента на четырех уровнях подкритичности реактора: 0.005, 0.01, 0.015, 0.02. Моделировались запуски ИИН с частотой 20 Гц, полное число нейтронов в реакторе n(t) определялось в результате численного решения системы точечных уравнений кинетики реактора с интервалом дискретности 0.01 с. Моделировались измерения значений функции n(t) как скорость счета детектора нейтронов. Скорость счета x(t) определялась по результатам расчета значений функции n(t) с интервалом дискретности Δt=0.1 с. При моделировании ИИН находился в пульсирующем состоянии в течение 5 минут вплоть до достижения стационарного в среднем количества нейтронов в реакторе. На моделируемых уровнях подкритичности задавалось значение: x(t)=1000 отсчетов в секунду при t=300 секунд и значение фона нейтронов в объеме реактора до запуска ИИН: x(t)=100 отсчетов в секунду при t<0 с (фон). Спустя 60 секунд после выключения ИИН, в результате численного решения системы точечных уравнений кинетики реактора вычислялись значения функции n(t) с интервалом дискретности Δt=0.1 с, рассчитывались соответствующие значения функции x(t). Результаты моделирования экспериментов при оговоренных условиях, на уровнях подкритичности реактора 0.005, 0.01, 0.015, 0.02 (кривые 1, 2, 3, 4 соответственно) приведены на фигуре 1. Значения функции x(t) нормированы на асимптотическое значение функции x(t), равное 1000 отсчетов в секунду при наличии фона.
Данные, приведенные на фигуре 1, свидетельствуют, что спустя 5 минут после пуска ИИН в реакторе устанавливается стационарное в среднем число нейтронов. Устанавливается это состояние тем быстрее, чем больше степень подкритичности реактора.
На фигуре 2 приведены значения функции x(t) в интервале 300.2÷360 с после выключения ИИН за вычетом фона при уровнях подкритичности реактора 0.005, 0.01, 0.015, 0.02 (кривые 1, 2, 3, 4 соответственно). Значения x(t) нормированы на значения x(t) при t=300.2 с.
Данные, приведенные на фигуре 2, показывают, что скорость уменьшения количества нейтронов в реакторе после выключения ИИН зависит от степени подкритичности реактора. Это физическое явление использовано в данном изобретении для определения искомой степени подкритичности реактора. В качестве критерия степени подкритичности реактора предложено использовать следующий параметр:
где Xi - значения скоростей счета детектора в моменты времени i·Δt, в моделируемом эксперименте, вычисленные по значениям функции n(t) - результата численного решения системы точечных уравнений кинетики реактора с интервалом дискретности Δt=0.1 с в течение 60 секунд после выключения ИИН за вычетом фона.
Расчет параметра Sv рекомендуется проводить спустя 0.2 секунды после отключения ИИН. Случайная абсолютная погрешность определения параметра Sv рассчитана по формуле
где Yi - значения чисел отсчетов детектора за интервал 0.1 с в моменты времени i·Δt, в моделируемом эксперименте, вычисленные по значениям функции n(t) - результата численного решения системы точечных уравнений кинетики реактора с интервалом дискретности Δt=0.1 с в течение 60 секунд после выключения ИИН за вычетом фона. Подстановка в этом смоделированном эксперименте значений Xi и чисел Yi в формулы (5) и (6) соответственно для уровней подкритичности 0.005, 0.01, 0.015, 0.02 дала следующие результаты:
Sv1=(443±4)·103, Sv2=(490±6)·103, Sv3=(510±8)·103, Sv4=(525±9)·103.
Соответствие между параметром Sv и искомой подкритичностью установлено по калибровочной кривой, представленной на фигуре 3. Данные кривой на фигуре 3 использованы для определения искомых уровней подкритичности реактора и абсолютных погрешностей значений подкритичности в моделированных экспериментах. В результате получены следующие искомые результаты:
Δk1=(0.0050±0.0004), Δk2=(0.010±0.001), Δk3=(0.015±0.002), Δk4=(0.020±0.003).
Таким образом, предложенный способ позволяет измерить уровни подкритичности в диапазоне (0.01÷0.02) с указанием экспериментальных погрешностей в обеспечение требований ядерной безопасности при пусках и регламентных работах во время останова в соответствии с документом "Правила ядерной безопасности реакторных установок атомных станций" (НП-082-07).
Claims (5)
1. Способ измерения подкритичности Δk ядерного реактора, заключающийся в том, что помещают импульсный источник нейтронов ИИН в ядерный реактор, осуществляют запуск ИИН с частотой следования импульсов нейтронов более 10 Гц, измеряют полное число нейтронов в ядерном реакторе n(t) как скорость счета детектора нейтронов x(t) при установившемся в среднем постоянном числе нейтронов в реакторе и определяют подкритичность ядерного реактора, отличающийся тем, что измеряют скорость счета детектора нейтронов до начала запусков ИИН (фон), а запуски ИНН прекращают после установления в среднем постоянного числа нейтронов в реакторе, после чего в течение времени Т измеряют Y(t) - число отсчетов детектора нейтронов в реакторе с дискретностью по времени Δt, и вычисляют скорость счета x(t) детектора нейтронов по результатам этих измерений, вычисляют значение параметра Sv по формуле
где Xi - значения функции x(t) в моменты времени i·Δt за вычетом фона,
вычисляют значение экспериментальной погрешности параметра Sv по формуле
где ΔSv - абсолютная погрешность параметра Sv,
Yi - числа отсчетов детектора в моменты времени i·Δt за вычетом фона,
и по калибровочной кривой Δk=f(Sv) находят искомую подкритичность и погрешность измерения подкритичности.
где Xi - значения функции x(t) в моменты времени i·Δt за вычетом фона,
вычисляют значение экспериментальной погрешности параметра Sv по формуле
где ΔSv - абсолютная погрешность параметра Sv,
Yi - числа отсчетов детектора в моменты времени i·Δt за вычетом фона,
и по калибровочной кривой Δk=f(Sv) находят искомую подкритичность и погрешность измерения подкритичности.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что запуски ИИН прекращают через 5-6 мин.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют Y(t) в течение времени Т, равном 10÷300 с.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что выбирают Т, равным 60 с.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что калибровочную кривую - зависимость подкритичности реактора от значений параметра Sv - рассчитывают из системы точечных уравнений кинетики.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011110911/07A RU2450378C1 (ru) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | Способ измерения подкритичности ядерного реактора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011110911/07A RU2450378C1 (ru) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | Способ измерения подкритичности ядерного реактора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2450378C1 true RU2450378C1 (ru) | 2012-05-10 |
Family
ID=46312405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011110911/07A RU2450378C1 (ru) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | Способ измерения подкритичности ядерного реактора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2450378C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1018012A (en) * | 1963-03-05 | 1966-01-26 | Atomic Energy Commission | Method of determining the negative reactivity of subcritical nuclear multiplying systems |
RU2107339C1 (ru) * | 1996-09-18 | 1998-03-20 | Владимир Федотович Русинов | Способ экспериментального определения подкритичности остановленного ядерного реактора |
RU2266577C1 (ru) * | 2004-03-16 | 2005-12-20 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Способ измерения реактивности размножающей среды |
RU2362222C1 (ru) * | 2008-03-14 | 2009-07-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Способ определения подкритичности остановленной ядерной установки без выхода в критическое состояние |
JP2010210613A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-24 | Toshiba Corp | 中性子増倍体系の未臨界度判定装置、及び未臨界度判定プログラム |
-
2011
- 2011-03-23 RU RU2011110911/07A patent/RU2450378C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1018012A (en) * | 1963-03-05 | 1966-01-26 | Atomic Energy Commission | Method of determining the negative reactivity of subcritical nuclear multiplying systems |
RU2107339C1 (ru) * | 1996-09-18 | 1998-03-20 | Владимир Федотович Русинов | Способ экспериментального определения подкритичности остановленного ядерного реактора |
RU2266577C1 (ru) * | 2004-03-16 | 2005-12-20 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Способ измерения реактивности размножающей среды |
RU2362222C1 (ru) * | 2008-03-14 | 2009-07-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Способ определения подкритичности остановленной ядерной установки без выхода в критическое состояние |
JP2010210613A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-24 | Toshiba Corp | 中性子増倍体系の未臨界度判定装置、及び未臨界度判定プログラム |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101105986B (zh) | 反应堆反应性测量方法 | |
RU2010107215A (ru) | Способ измерения доплеровского коэффициента реактивности | |
CN107887043B (zh) | 一种反应堆功率系数测量方法 | |
CN105180763B (zh) | 混凝土结构钢筋保护层厚度检测环境校准装置及操作方法 | |
CN109215822A (zh) | 一种落棒反应性测量方法 | |
RU2450378C1 (ru) | Способ измерения подкритичности ядерного реактора | |
CN101252026B (zh) | 反应堆中子源和伽马噪声测量法 | |
CN114242280B (zh) | 反应堆反应性测量方法、装置、设备及存储介质 | |
CN106683723B (zh) | 一种反应堆钐毒在线测量方法 | |
RU2243603C2 (ru) | Способ определения эффективности стержней регулирования реакторной установки | |
WO2016007094A1 (en) | Method for measuring reactivity in a light water reactor | |
RU2372677C1 (ru) | Способ определения реактивности ядерной установки при выводе ее в критическое состояние | |
KR101146948B1 (ko) | 중성자검출신호를 이용한 중수로 액체영역 제어계통 반응도가 측정방법 | |
RU2362222C1 (ru) | Способ определения подкритичности остановленной ядерной установки без выхода в критическое состояние | |
RU2507615C1 (ru) | Способ измерения эффективности стержней регулирования реакторной установки | |
CN108917922B (zh) | 一种激光功率的量子测量方法 | |
JP2010210613A (ja) | 中性子増倍体系の未臨界度判定装置、及び未臨界度判定プログラム | |
RU2302676C1 (ru) | Способ определения эффективной интенсивности источника нейтронов заглушенного ядерного реактора | |
Verdurmen et al. | Particle growth in butadiene emulsion polymerization, 2. Gamma radiolysis | |
RU2266577C1 (ru) | Способ измерения реактивности размножающей среды | |
RU2442234C1 (ru) | Способ определения эффективного коэффициента размножения ядерной установки | |
RU2231145C2 (ru) | Способ определения эффективной интенсивности источника нейтронов ядерной установки | |
CN116403747A (zh) | 一种压水堆首次装料的保护设置方法及系统 | |
JP6249889B2 (ja) | 原子力プラントの排ガス監視システム | |
CN112379318B (zh) | 一种功率量程探测器的系数校准方法、装置、设备和介质 |