RU2528401C1 - Method of measuring neutron power of nuclear reactor in absolute units - Google Patents

Method of measuring neutron power of nuclear reactor in absolute units Download PDF

Info

Publication number
RU2528401C1
RU2528401C1 RU2013128025/07A RU2013128025A RU2528401C1 RU 2528401 C1 RU2528401 C1 RU 2528401C1 RU 2013128025/07 A RU2013128025/07 A RU 2013128025/07A RU 2013128025 A RU2013128025 A RU 2013128025A RU 2528401 C1 RU2528401 C1 RU 2528401C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
measuring
power
value
neutron
Prior art date
Application number
RU2013128025/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Васильевич Лебедев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
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 бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2013128025/07A priority Critical patent/RU2528401C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2528401C1 publication Critical patent/RU2528401C1/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: physics.
SUBSTANCE: in the method of measuring neutron power of a nuclear reactor in absolute units F=V·γ, where V is the reactor power value in arbitrary units, γ is a coefficient of proportionality, neutron power of the nuclear reactor in arbitrary units is measured as the average count rate of the neutron detector in a stationary critical state using measurement means. The coefficient of proportionality is calculated using an autocorrelation function value. The means of measuring the number of neutrons used is an ionisation chamber for determining fluctuation of the number of neutrons. The method includes separately measuring the average value of current of the ionisation chamber and the fluctuating component of the current of the ionisation chamber continuously over time with a discrete interval, calculating the autocorrelation function of the fluctuating current of the ionisation chamber and then calculating the coefficient of proportionality.
EFFECT: increasing the maximum values of F.
3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к физике ядерных реакторов и может быть использовано для измерения F - нейтронной мощности реактора в абсолютных единицах. Задачи измерений F реактора требуется решать при проектировании защиты от излучения, при определении радиационной стойкости корпусов реакторов ВВЭР. Эта задача решается при пусках космических ядерных энергетических установок (КЯЭУ). Пуск КЯЭУ проводят строго по времени с учетом результатов измерений F. Медленный или излишне быстрый выход КЯЭУ на номинальную мощность может быть губительным для нее. Задача в этом случае осложняется тем, что F реактора КЯЭУ должна измеряться в абсолютных единицах на всех этапах пуска КЯЭУ.The invention relates to the physics of nuclear reactors and can be used to measure the F - neutron power of the reactor in absolute units. The measurement tasks of the reactor F must be solved when designing radiation protection, when determining the radiation resistance of VVER reactor vessels. This problem is solved during the launches of space nuclear power plants (CNES). The start of the nuclear power plant is carried out strictly in time taking into account the measurement results F. Slow or excessively fast output of the nuclear power plant at its rated power can be detrimental to it. The task in this case is complicated by the fact that the F of the reactor is to be measured in absolute units at all stages of the start-up of the reactor.

Принятые в тексте обозначенияSymbols accepted in the text

F - нейтронная мощность реактора в абсолютных единицах [деления/секунда или ватт]F - neutron power of the reactor in absolute units [fission / second or watt]

V - значение мощности реактора в относительных единицах [отсчеты/секунда или ампер]V is the value of the reactor power in relative units [counts / second or amperes]

γ - число, коэффициент пропорциональности [ватт/ампер или деления/(секунда - ампер)]γ - number, proportionality coefficient [watt / ampere or division / (second - ampere)]

ε - эффективность детектора нейтронов [отсчет/деления].ε is the neutron detector efficiency [count / fission].

t - время [секунда]t - time [second]

τ - время [секунда]τ - time [second]

С - число отсчетов детектора [отсчет]C is the number of samples of the detector [count]

φхх(τ) - автокорреляционная функция чисел отсчетов детектора [отсчет2]φ хх (τ) - autocorrelation function of the number of samples of the detector [sample 2 ]

fxx(t) - автокорреляционная функция [ампер2]f xx (t) - autocorrelation function [ampere 2 ]

I(t) - ток [ампер]I (t) - current [ampere]

I ¯

Figure 00000001
- значение среднего значения тока ионизационной камеры [ампер] I ¯
Figure 00000001
- the value of the average current of the ionization chamber [ampere]

i(t) - флуктуирующие значения тока ионизационной камеры во времени [ампер]i (t) - fluctuating values of the ionization chamber current in time [ampere]

Y - параметр, определяемый в процессе обработки экспериментальных данных [ампер/деления или ампер/(ватт·секунда)]Y - parameter determined during the processing of experimental data [ampere / division or ampere / (watt · second)]

α - параметр, [1/секунда]α - parameter, [1 / second]

Dν=0.795 - табличная безразмерная величинаD ν = 0.795 - tabular dimensionless quantity

βeff - безразмерная величинаβ eff - dimensionless quantity

Δt - интервал дискретности измерений [секунда]Δt - interval of measurement resolution [second]

Задача измерений F решается в два этапа. На первом, относительно простом этапе, выбирается способ измерений мощности реактора в относительных единицах (скорость счета детекторов нейтронов, ток ионизационной камеры и т.п.). Важно, чтобы результат измерений мощности реактора в относительных единицах был пропорционален мощности реактора в абсолютных единицах. Этот коэффициент пропорциональности должен оставаться неизменным в заданном диапазоне изменений F, т.е. в этом диапазоне должно выполняться равенство:The measurement problem F is solved in two stages. At the first, relatively simple stage, a method is chosen for measuring the reactor power in relative units (count rate of neutron detectors, current of the ionization chamber, etc.). It is important that the result of measurements of reactor power in relative units is proportional to the reactor power in absolute units. This proportionality coefficient should remain unchanged in a given range of changes of F, i.e. in this range the equality should be satisfied:

F = V γ , г д е ( 1 )

Figure 00000002
F = V γ , g d e ( one )
Figure 00000002

F - значение нейтронной мощности реактора в абсолютных единицах (в ваттах или в делениях в секунду)F is the value of the neutron power of the reactor in absolute units (in watts or in divisions per second)

V - значение мощности реактора в относительных единицах (скорость счета детектора нейтронов, ток, протекающий через ионизационную камеру)V is the value of the reactor power in relative units (count rate of the neutron detector, current flowing through the ionization chamber)

γ - коэффициент пропорциональности.γ is the coefficient of proportionality.

На втором этапе измеряется одновременно мощность реактора в абсолютных и относительных единицах. По результатам этих измерений вычисляется значение γ. Далее для определения F в диапазоне пропорциональности достаточно измерить мощность в относительных единицах и умножить этот результат измерений на γ. Номинальная мощность реакторов обычно на много порядков больше уровня мощности, который может быть измерен экспериментально. В практической работе более всего ценятся результаты вычислений γ на уровнях мощности реактора, сравнимых с номинальным уровнем.In the second stage, the reactor power is measured simultaneously in absolute and relative units. Based on the results of these measurements, the value of γ is calculated. Further, to determine F in the proportional band, it is enough to measure the power in relative units and multiply this measurement result by γ. The rated power of reactors is usually many orders of magnitude greater than the power level that can be measured experimentally. In practical work, the results of calculations of γ at the reactor power levels, comparable with the nominal level, are most valued.

Предлагается измерять F статистическими методами. Известно несколько разновидностей статистических методов измерений F в критическом состоянии реактора. Различаются эти методы в деталях, все они основаны на изучении флуктуации числа нейтронов в реакторе. Характерным свойством флуктуации является уменьшение их амплитуд на уровнях средних значений чисел нейтронов по мере увеличения нейтронной мощности. Соответственно общим недостатком всех без исключения статистических методов являются относительно небольшие уровни мощности, на которых они могут быть реализованы. Известен способ измерений F - метод корреляционного анализа (МКА) - прототип. Известный американский специалист Р. Уриг в своей монографии «Статистические методы в физике ядерных реакторов» (Атомиздат. 1974. Москва) по поводу МКА на стр.55 пишет: «Следует отметить, что… фоновые величины зависят от … F2, в то время как амплитуда … зависит только от F. Следовательно, этот метод ограничивается очень низкими скоростями делений».It is proposed to measure F by statistical methods. Several varieties of statistical methods for measuring F in a critical state of a reactor are known. These methods differ in detail, all based on the study of fluctuations in the number of neutrons in a reactor. A characteristic property of fluctuations is a decrease in their amplitudes at the levels of the average values of the neutron numbers with increasing neutron power. Accordingly, the common drawback of all statistical methods without exception is the relatively small power levels at which they can be implemented. A known method of measuring F - the method of correlation analysis (MCA) is a prototype. The well-known American specialist R. Urig in his monograph “Statistical Methods in the Physics of Nuclear Reactors” (Atomizdat. 1974. Moscow) on the MCA on page 55 writes: “It should be noted that ... the background values depend on ... F 2 , at that time as the amplitude ... depends only on F. Therefore, this method is limited to very low fission rates. "

МКА основан на измерении вероятности зарегистрировать нейтрон в момент времени t+τ при условии, что ранее нейтрон был зарегистрирован в момент времени t. Эта вероятность называется автокорреляционной функцией φхх(τ) измерений чисел отсчетов детектора. Значения функции φхх(τ) рассчитываются по результатам измерений чисел отсчетов детектора по формуле:MCA is based on measuring the probability of detecting a neutron at time t + τ, provided that the neutron was previously detected at time t. This probability is called the autocorrelation function φ xx (τ) of measuring the number of samples of the detector. The values of the function φ xx (τ) are calculated according to the results of measurements of the number of samples of the detector according to the formula:

ϕ x x ( τ ) = m = 1 N n C m C m + n N n ,  (2)

Figure 00000003
ϕ x x ( τ ) = m = one N - n C m C m + n N - n , (2)
Figure 00000003

гдеWhere

Cm, Cm+n - числа отсчетов детектора за временной интервал Δt в момент времени t и t+τ соответственно,C m, C m + n are the number of samples of the detector for the time interval Δt at time t and t + τ, respectively,

t=k·Δt, k=1,2,3…t = k · Δt, k = 1,2,3 ...

n=0,1,2,…n = 0,1,2, ...

N- число отсчетов детектора (N>>n).N is the number of samples of the detector (N >> n).

Исходя из характеристик цепной реакции деления ядер и свойств стационарного критического реактора без запаздывающих нейтронов можно записать соотношение, связывающее функцию φxx(τ) при τ>0 с параметрами такого реактора (Р. Уриг «Статистические методы в физике ядерных реакторов» (Атомиздат. 1974. Москва):Based on the characteristics of the nuclear fission chain reaction and the properties of a stationary critical reactor without delayed neutrons, we can write the relation connecting the function φ xx (τ) at τ> 0 with the parameters of such a reactor (R. Urig, “Statistical Methods in the Physics of Nuclear Reactors” (Atomizdat. 1974 Moscow):

ϕ x x ( τ ) = ( F ε Δ t ) 2 + F ε Δ t [ ε D ν 2 β e f f 2 α Δ t e α τ ] ,  где  (3)

Figure 00000004
ϕ x x ( τ ) = ( F ε Δ t ) 2 + F ε Δ t [ ε D ν 2 β e f f 2 α Δ t e - α τ ] , Where (3)
Figure 00000004

ε - эффективность экспериментального детектораε is the efficiency of the experimental detector

Dν - параметр Дайвена (константа, табличная величина), Dν=0.795 для U235,D ν - Dyven parameter (constant, tabular value), D ν = 0.795 for U 235 ,

βeff - эффективная доля запаздывающих нейтронов (величина, известная по результатам независимых экспериментов или вычисляемая по программам расчета параметров кинетики реакторов),β eff is the effective fraction of delayed neutrons (a value known from the results of independent experiments or calculated from programs for calculating the kinetics of reactors),

α - константа спада мгновенных нейтронов в критическом реакторе.α is the decay constant of instantaneous neutrons in a critical reactor.

Формула численно описывает флуктуации потока нейтронов во временной области. Первое слагаемое этой формулы описывает вероятность случайных пар отсчетов нейтронов. Второе слагаемое описывает вероятность коррелированных пар отсчетов нейтронов, имеющих общее происхождение. Если реализовать измерения, непосредственно используя формулу (3) при обработке экспериментальных данных для определения мощности в абсолютных единицах, то существует предел по мощности, исчисляемый долями ватт, выше которого измерения станут невозможными. Действительно, в формуле (3) первое слагаемое (фоновая составляющая), пропорциональное (F·ε)2, начиная с указанного предела по мощности, становится во много раз больше второго слагаемого, пропорционального F·ε.The formula numerically describes fluctuations of the neutron flux in the time domain. The first term of this formula describes the probability of random pairs of neutron counts. The second term describes the probability of correlated pairs of neutron samples having a common origin. If you implement measurements directly using formula (3) when processing experimental data to determine power in absolute units, then there is a limit on power, calculated in fractions of a watt, above which measurements will become impossible. Indeed, in formula (3), the first term (background component) proportional to (F · ε) 2 , starting from the indicated power limit, becomes many times larger than the second term proportional to F · ε.

Характерной особенностью статистических методов измерений параметров реактора является требование достаточно высокой эффективности экспериментального детектора (ε~ β e f f 2 10 4

Figure 00000005
). При низкой эффективности детектора (ε<<10-4) вероятность коррелированных пар отсчетов становится много меньше случайных пар отсчетов. В этом случае не удается измерить какие-либо параметры реактора ни МКА, ни любым другим статистическим методом.A characteristic feature of statistical methods for measuring reactor parameters is the requirement for a sufficiently high efficiency of the experimental detector (ε ~ β e f f 2 10 - four
Figure 00000005
) With low detector efficiency (ε << 10 -4 ), the probability of correlated sample pairs becomes much less than random sample pairs. In this case, it is not possible to measure any reactor parameters either by the MCA or by any other statistical method.

Предлагается модернизированный метод корреляционного анализа (ММКА). Этот способ обеспечивает измерения мощности реактора до уровней, исчисляемых в киловаттах. При реализации ММКА флуктуации числа нейтронов I(t) представляются в виде суммы среднего значения I ¯

Figure 00000001
функции I(t) и флуктуирующей составляющей i ( t ) : I ( t ) = I ¯ + i ( t )
Figure 00000006
. В этих случаях корреляционная функция рассчитывается по формуле:A modernized method of correlation analysis (CIA) is proposed. This method provides measurements of reactor power to levels calculated in kilowatts. During IMCT implementation, fluctuations in the number of neutrons I (t) are presented as the sum of the average value I ¯
Figure 00000001
function I (t) and fluctuating component i ( t ) : I ( t ) = I ¯ + i ( t )
Figure 00000006
. In these cases, the correlation function is calculated by the formula:

f x x ( t ) = m = 1 N n ( i m i m + n ) N n ,  где  (4)

Figure 00000007
f x x ( t ) = m = one N - n ( i m i m + n ) N - n , Where (four)
Figure 00000007

im, im+n - переменные токи в момент времени T и T+t соответственно.i m , i m + n - alternating currents at time T and T + t, respectively.

t=k·Δt, k=1,2,3…t = k · Δt, k = 1,2,3 ...

n=0,1,2,…n = 0,1,2, ...

N - число чисел отсчетов детектора (N>>n)N is the number of numbers of samples of the detector (N >> n)

Техническим результатом, на которое направлено изобретение, является увеличение максимальных значений F, измеряемых следующим способом,The technical result, which the invention is directed to, is to increase the maximum values of F, measured in the following way,

Способ измерения нейтронной мощности ядерного реактора в абсолютных единицах F=V·γ, гдеThe method of measuring the neutron power of a nuclear reactor in absolute units F = V · γ, where

V - значение мощности реактора в относительных единицах,V is the value of the reactor power in relative units,

γ = коэффициент пропорциональности,γ = proportionality coefficient,

при этом нейтронную мощность ядерного реактора в относительных единицах измеряют как среднюю скорость счета детектора нейтронов в стационарном критическом состоянии средствами измерения, а коэффициент пропорциональности рассчитывают, используя значение автокорреляционной функции, при этом в качестве средства измерения числа нейтронов используют ионизационную камеру для определения флуктуации числа нейтронов I ( t ) = I ¯ + i ( t )

Figure 00000008
, измеряя отдельно среднее значение тока ионизационной камеры I ¯
Figure 00000001
и флуктуирующую составляющую тока ионизационной камеры i(t) непрерывно во времени с интервалом дискретности Δt, рассчитывают автокорреляционную функцию флуктуирующего тока ионизационной камеры по формулеin this case, the neutron power of a nuclear reactor in relative units is measured as the average count rate of a neutron detector in a stationary critical state by measuring means, and the proportionality coefficient is calculated using the value of the autocorrelation function, while an ionization chamber is used as a means of measuring the number of neutrons to determine the fluctuation of the number of neutrons I ( t ) = I ¯ + i ( t )
Figure 00000008
, measuring separately the average current value of the ionization chamber I ¯
Figure 00000001
and the fluctuating component of the current of the ionization chamber i (t) continuously in time with a discrete interval Δt, the autocorrelation function of the fluctuating current of the ionization chamber is calculated by the formula

f x x ( t ) = m = 1 N n ( i m i m + n ) N n

Figure 00000009
, где f x x ( t ) = m = one N - n ( i m i m + n ) N - n
Figure 00000009
where

im, im+n - переменные токи в момент времени T и T+t соответственно.i m , i m + n - alternating currents at time T and T + t, respectively.

t=k·Δt, k=1,2,3…t = k · Δt, k = 1,2,3 ...

n=0,1,2,…n = 0,1,2, ...

N - число чисел отсчетов детектора (N>>n),N is the number of numbers of samples of the detector (N >> n),

после чего рассчитывают коэффициент пропорциональностиafter which the proportionality coefficient is calculated

γ=Y·ехр(-α·t), гдеγ = Y · exp (-α · t), where

Y = I ¯ f x x ( t ) α D ν 2 ( β e f f ) 2

Figure 00000010
, Y = I ¯ f x x ( t ) α D ν 2 ( β e f f ) 2
Figure 00000010
,

Dν - параметр Дайвена (константа, табличная величина), Dν=0.795 для U235,D ν - Dyven parameter (constant, tabular value), D ν = 0.795 for U 235 ,

βeff - эффективная доля запаздывающих нейтроновβ eff is the effective fraction of delayed neutrons

α - константа спада мгновенных нейтронов в критическом реакторе.α is the decay constant of instantaneous neutrons in a critical reactor.

При этом выбирают интервал дискретности Δt≈0.1/α.In this case, the discrete interval Δt≈0.1 / α is selected.

Кроме того, число измерений i(t) во времени должно быть не менее десяти тысяч.In addition, the number of measurements i (t) in time should be at least ten thousand.

Таким образом, увеличение измеряемой мощности достигается за счет:Thus, an increase in the measured power is achieved due to:

1) использования в эксперименте в качестве детектора нейтронов ионизационной камеры1) use of an ionization chamber as a neutron detector in an experiment

2) отсечение на аппаратном уровне постоянной составляющей от I(t) - результата измерений флуктуации числа нейтронов2) clipping at the hardware level of the constant component from I (t) - the result of measurements of fluctuations in the number of neutrons

3) измерений среднего значения тока ( I ¯ )

Figure 00000011
и отдельно i(t) - флуктуирующих значений тока ионизационной камеры во времени t с помощью усилителя У7-6 (или его аналога) с записью измеренных значений i(t) в оперативную память компьютера3) measurements of the average current value ( I ¯ )
Figure 00000011
and separately i (t) - fluctuating values of the ionization chamber current in time t with the help of the U7-6 amplifier (or its analogue) with recording the measured values of i (t) in the computer’s RAM

4) расчета корреляционной функции fxx(t) по формуле (4) с использованием результатов измерений i(t)4) calculation of the correlation function f xx (t) according to formula (4) using the measurement results i (t)

5) преобразования формулы (3) к рабочему виду:5) conversion of the formula (3) to the working form:

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

I ¯

Figure 00000001
- среднее значение тока ионизационной камеры (результат измерений мощности реактора в относительных единицах) I ¯
Figure 00000001
- the average value of the current of the ionization chamber (the result of measurements of reactor power in relative units)

α - параметрα - parameter

Dν, βeff - параметры, величины которых известны из независимых экспериментовDν, β eff - parameters whose values are known from independent experiments

6) использования измеренных значений f x x ( t ) / I ¯

Figure 00000014
для определения параметров Y и α методом наименьших квадратов с учетом вида формулы (5)6) use of measured values f x x ( t ) / I ¯
Figure 00000014
for determining the parameters Y and α by the least squares method taking into account the form of formula (5)

7) вычисления искомого значения коэффициента пропорциональности γ по формуле:7) calculating the desired value of the proportionality coefficient γ according to the formula:

γ = α 2 Y ( β eff ) 2   (6)

Figure 00000015
γ = α 2 Y ( β eff ) 2 (6)
Figure 00000015

Предложенный способ измерений значения γ назван модернизированным методом корреляционного анализа, заключающимся в том, что включают экспериментальную установку для измерений значений I ¯

Figure 00000001
и i(t) во времени непрерывно с интервалом дискретности Δt от начала до конца эксперимента. Экспериментальная установка состоит из детектора нейтронов (ионизационной камеры), электрометра для измерений среднего значения тока ионизационной камеры, усилителя типа У7-6 (или его аналога) для измерений флуктуирующих значений тока ионизационной камеры на уровне среднего значения тока, преобразователя сигнала с выхода усилителя У7-6 в цифровой код, компьютера с программой, обеспечивающей запись цифрового кода в оперативную память PC и внешние носители информации. Выводят реактор в стационарное критическое состояние на заданный уровень нейтронной мощности реактора. Уровень мощности реактора ограничен максимальным значением тока ионизационной камеры, записанным в ее паспорте. Включают компьютер. Вводят в оперативную память компьютера, сопряженного с экспериментальной аппаратурой, программу записи результатов измерений значения I ¯
Figure 00000001
и i(t) во времени непрерывно с интервалом дискретности Δt. Указывают в программе значение Δt и число значений функции, которое планируется реализовать для достижения требуемой точности эксперимента. Обычно число значений функций i(t), записываемых в оперативную память компьютера, несколько десятков тысяч. Интервал Δt рекомендуется выбирать из расчета: Δt≈0.1/α. Примерное значение параметра α должно быть известно до опыта.The proposed method for measuring the value of γ is called the modernized method of correlation analysis, which consists in the fact that include an experimental setup for measuring values I ¯
Figure 00000001
and i (t) in time continuously with a discrete interval Δt from the beginning to the end of the experiment. The experimental setup consists of a neutron detector (ionization chamber), an electrometer for measuring the average current value of the ionization chamber, an U7-6 type amplifier (or its analogue) for measuring fluctuating current values of the ionization chamber at the level of the average current value, and a signal converter from the output of the U7- amplifier 6 into a digital code, a computer with a program that records the digital code into the RAM of the PC and external storage media. The reactor is brought into a stationary critical state at a predetermined neutron power level of the reactor. The power level of the reactor is limited by the maximum current value of the ionization chamber recorded in its passport. Turn on the computer. Enter into the random access memory of the computer interfaced with the experimental equipment, a program for recording the results of measurements of the value I ¯
Figure 00000001
and i (t) in time continuously with a discrete interval Δt. Indicate in the program the value Δt and the number of values of the function, which is planned to be implemented to achieve the required accuracy of the experiment. Typically, the number of values of the functions i (t) recorded in the computer's RAM is several tens of thousands. The interval Δt is recommended to be selected from the calculation: Δt≈0.1 / α. The approximate value of the parameter α should be known before the experiment.

В подтверждение возможности реализации измерений ММКА значения γ проведена серия экспериментов на реакторе. Измерено значение γ на трех уровнях нейтронной мощности ~ 50 ватт, ~ 100 ватт и ~ 500 ватт.In support of the possibility of realizing measurements of MMCA values of γ, a series of experiments was carried out at the reactor. The γ value was measured at three neutron power levels of ~ 50 watts, ~ 100 watts, and ~ 500 watts.

На чертеже в полулогарифмическом масштабе приведены результаты вычислений значений функций f x x ( t ) / I ¯

Figure 00000014
по данным измерений токов i(t) ионизационной камеры КНК-56 на трех уровнях мощности критсборки. Значения функций f x x ( t ) / I ¯
Figure 00000014
помечены точками, совокупность этих данных обработана методом наименьших квадратов с учетом вида формулы (5). Пунктирной линией обозначена кривая, имеющая следующие параметры в результате обработки данных:The drawing on a semi-logarithmic scale shows the results of the calculation of the values of the functions f x x ( t ) / I ¯
Figure 00000014
according to measurements of currents i (t) of the KNK-56 ionization chamber at three power levels of critical assembly. Function Values f x x ( t ) / I ¯
Figure 00000014
are marked with dots, the totality of this data is processed by the least squares method taking into account the form of formula (5). The dashed line indicates a curve having the following parameters as a result of data processing:

α=-(654±1)с-1, Y=exp(-24.80±0.01). По этому значению Y рассчитана искомая величина γ=0.772·107 ватт/ампер. Результаты измерений средних значений токов ионизационной камеры КНК-56 на трех уровнях мощности критсборки и коэффициент γ использованы для расчета F. Результаты расчета значений F и соответствующие значения I ¯

Figure 00000001
приведены в таблице.α = - (654 ± 1) s -1 , Y = exp (-24.80 ± 0.01). Based on this Y value, the sought value γ = 0.772 · 10 7 watts / amperes was calculated. The results of measurements of the average currents of the ionization chamber KNK-56 at three power levels of the critical assembly and the coefficient γ were used to calculate F. The results of calculating the values of F and the corresponding values I ¯
Figure 00000001
are given in the table.

nn 1one 22 33 I ¯

Figure 00000001
n (мкА) I ¯
Figure 00000001
n (μA) 6.76±0.16.76 ± 0.1 13.3±0.113.3 ± 0.1 66.9±0.166.9 ± 0.1 Fn (ватт)Fn (watt) 52.2±152.2 ± 1 102.7±1102.7 ± 1 516.8±1516.8 ± 1

Результаты экспериментов, приведенные в таблице, подтверждают возможность измерений мощности реактора F предложенным способом. ММКА по сравнению с известным МКА не имеет ограничений по причине все возрастающих значений фоновых величин по сравнению с информативными величинами ввиду отсутствия фоновых величин. Более того, целесообразно проводить измерения ММКА по возможности на максимально больших уровнях мощности реактора F. При измерениях токов ионизационных камер неизбежно присутствуют помехи, уровень которых не зависит от величины мощности реактора F. С увеличением мощности реактора F увеличиваются средние значения токов I ¯

Figure 00000001
и i(t), соответственно уменьшается влияние помех на результат эксперимента.The experimental results shown in the table confirm the possibility of measuring the power of the reactor F by the proposed method. Compared to the well-known MCA, MMCA has no limitations due to ever-increasing values of background values compared to informative values due to the absence of background values. Moreover, it is advisable to conduct measurements of MCMC as far as possible at the highest power levels of reactor F. When measuring currents in ionization chambers, interference is inevitably present, the level of which does not depend on the value of reactor power F. As the average reactor power F increases, the average currents increase I ¯
Figure 00000001
and i (t), respectively, the influence of interference on the result of the experiment decreases.

Claims (3)

1. Способ измерения нейтронной мощности ядерного реактора в абсолютных единицах F=V·γ, где
V - значение мощности реактора в относительных единицах,
γ = коэффициент пропорциональности,
при этом нейтронную мощность ядерного реактора в относительных единицах измеряют как среднюю скорость счета детектора нейтронов в стационарном критическом состоянии средствами измерения, а коэффициент пропорциональности рассчитывают, используя значение автокорреляционной функции, отличающийся тем, что в качестве средства измерения числа нейтронов используют ионизационную камеру для определения флуктуации числа нейтронов I(t) = I ¯ + i(t)
Figure 00000016
, измеряя отдельно среднее значение тока ионизационной камеры I ¯
Figure 00000001
и флуктуирующую составляющую тока ионизационной камеры i(t) непрерывно во времени с интервалом дискретности Δt, рассчитывают автокорреляционную функцию флуктуирующего тока ионизационной камеры по формуле
f x x ( t ) = m = 1 N n ( i m i m + n ) N n ,  где 
Figure 00000017

im, im+n - переменные токи в момент времени T и T+t соответственно
t=k·Δt, k=1, 2, 3…
n=0, 1, 2 …
после чего рассчитывают коэффициент пропорциональности
N - число чисел отсчетов детектора (N>>n)
γ=Y·ехр(-α·t), где
Y = I ¯ f x x ( t ) α D v 2 ( β e f f ) 2 ,
Figure 00000018

Dv - параметр Дайвена (константа, табличная величина), Dv=0.795 для U235,
Beff - эффективная доля запаздывающих нейтронов,
α - константа спада мгновенных нейтронов в критическом реакторе.
1. The method of measuring the neutron power of a nuclear reactor in absolute units F = V · γ, where
V is the value of the reactor power in relative units,
γ = proportionality coefficient,
the neutron power of a nuclear reactor in relative units is measured as the average count rate of a neutron detector in a stationary critical state by measuring instruments, and the proportionality coefficient is calculated using the value of the autocorrelation function, characterized in that an ionization chamber is used as a means of measuring the number of neutrons to determine the fluctuation of the number neutrons I (t) = I ¯ + i (t)
Figure 00000016
, measuring separately the average current value of the ionization chamber I ¯
Figure 00000001
and the fluctuating component of the current of the ionization chamber i (t) continuously in time with a discrete interval Δt, the autocorrelation function of the fluctuating current of the ionization chamber is calculated by the formula
f x x ( t ) = m = one N - n ( i m i m + n ) N - n , Where
Figure 00000017

i m , i m + n - alternating currents at time T and T + t, respectively
t = k · Δt, k = 1, 2, 3 ...
n = 0, 1, 2 ...
after which the proportionality coefficient is calculated
N is the number of numbers of samples of the detector (N >> n)
γ = Y · exp (-α · t), where
Y = I ¯ f x x ( t ) α D v 2 ( β e f f ) 2 ,
Figure 00000018

D v - Diven’s parameter (constant, tabular value), D v = 0.795 for U 235 ,
B eff is the effective fraction of delayed neutrons,
α is the decay constant of instantaneous neutrons in a critical reactor.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбирают интервал дискретности Δt≈0.1/α.2. The method according to claim 1, characterized in that the discrete interval Δt≈0.1 / α is selected. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что число измерений i(t) во времени должно быть не менее десяти тысяч. 3. The method according to claim 1, characterized in that the number of measurements i (t) in time should be at least ten thousand.
RU2013128025/07A 2013-06-20 2013-06-20 Method of measuring neutron power of nuclear reactor in absolute units RU2528401C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013128025/07A RU2528401C1 (en) 2013-06-20 2013-06-20 Method of measuring neutron power of nuclear reactor in absolute units

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013128025/07A RU2528401C1 (en) 2013-06-20 2013-06-20 Method of measuring neutron power of nuclear reactor in absolute units

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2528401C1 true RU2528401C1 (en) 2014-09-20

Family

ID=51582931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013128025/07A RU2528401C1 (en) 2013-06-20 2013-06-20 Method of measuring neutron power of nuclear reactor in absolute units

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2528401C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2772793C2 (en) * 2017-07-28 2022-05-25 Фраматом Method for monitoring of reactor core, including threshold weakening, and corresponding program, information carrier and nuclear reactor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5015434A (en) * 1989-06-13 1991-05-14 General Electric Company Fixed in-core calibration devices for BWR flux monitors
EP0868727B1 (en) * 1995-12-22 2000-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Process and device for determining neutron flux density, in particular in a nuclear power facility
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
US8401141B2 (en) * 2005-05-17 2013-03-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Axial void fraction distribution measurement method and neutron multiplication factor evaluating method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5015434A (en) * 1989-06-13 1991-05-14 General Electric Company Fixed in-core calibration devices for BWR flux monitors
EP0868727B1 (en) * 1995-12-22 2000-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Process and device for determining neutron flux density, in particular in a nuclear power facility
US8401141B2 (en) * 2005-05-17 2013-03-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Axial void fraction distribution measurement method and neutron multiplication factor evaluating method
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
RU2772793C2 (en) * 2017-07-28 2022-05-25 Фраматом Method for monitoring of reactor core, including threshold weakening, and corresponding program, information carrier and nuclear reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
De Felice et al. Practical implementation of ISO 11929: 2010
Nguyen et al. Basic characterization of highly enriched uranium by gamma spectrometry
Pakari et al. High accuracy measurement of the prompt neutron decay constant in CROCUS using gamma noise and bootstrapped uncertainties
CN107238856B (en) Method for determining neutron average energy of high-flux deuterium-tritium neutron generator
RU2528401C1 (en) Method of measuring neutron power of nuclear reactor in absolute units
JP2010210613A (en) Subcriticality determining device of neutron multiplying system, and program of the same
US20140309967A1 (en) Method for Source Identification from Sparsely Sampled Signatures
de Izarra et al. SPECTRON, a neutron noise measurement system in frequency domain
Hauck et al. Spatial multiplication model as an alternative to the point model in neutron multiplicity counting
Horvat et al. Time-interval analysis of beta decay
Kumar et al. Development and testing of neutron pulse time stamping data acquisition system for neutron noise experiment
Sedlačková et al. Application software for automatic time-dependent spectral analysis
Menlove et al. The Optimization and Calibration of the AWCC Using 252Cf Interrogation and the Comparison with an AmLi Neutron Source
JP6670017B2 (en) Radiation measuring instrument with uncertainty evaluation function and program
Bai et al. A method of obtaining the neutron multiplicity distribution online based on the list-mode data acquisition
Hohara et al. An applied limit of the bunching method for the Feynman-α analysis
Hankins Monitoring intermediate energy neutrons
Smith et al. An unattended verification station for UF6 cylinders: implementation concepts and development status
Nasr et al. Investigating dynamic parameters in HWZPR based on the experimental and calculated results
Swinhoe et al. Determination of 242Pu by correlation with 239Pu only
Nagy et al. A Computational and Experimental Investigation of Multiplicity Counting with Continuous Fission Chamber Signals
Nie et al. Comparison of Currie Method and ISO Standard 11929 Method of the Minimum Detectable Activity Concentration
Bui et al. Evaluating uncertainty of some radiation measurand using Monte Carlo method
Montoya et al. Monte Carlo simulation of the measurement by the 2E technique of the average prompt neutron multiplicity as a function of the mass of fragments from thermal neutron-induced fission of 239Pu
Nanda et al. A Simplified Algorithm for Count Rate Processing in Radiation Monitors That Address Statistical Fluctuations and Spurious Counts