RU2775730C1 - Method for calibration of the pulse channel of the reactimeter - Google Patents

Method for calibration of the pulse channel of the reactimeter Download PDF

Info

Publication number
RU2775730C1
RU2775730C1 RU2021130183A RU2021130183A RU2775730C1 RU 2775730 C1 RU2775730 C1 RU 2775730C1 RU 2021130183 A RU2021130183 A RU 2021130183A RU 2021130183 A RU2021130183 A RU 2021130183A RU 2775730 C1 RU2775730 C1 RU 2775730C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
current
calculated
reactimeter
meas
Prior art date
Application number
RU2021130183A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Анатольевич Струков
Владимир Георгиевич Артемов
Алексей Васильевич Кутьин
Валерий Владимирович Малохатка
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2775730C1 publication Critical patent/RU2775730C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: nuclear technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of reactor measurements and can be used in control, control and protection systems of nuclear installations. Calibration of the counting channel of the reactimeter is performed in two stages. For the first stage of calibration, an experiment with nuclear reactor power excursion is used. The second stage of calibration is carried out in the post-processing mode of the results of monitoring the pulse counting rate and the current value of the pulse chamber signal.
EFFECT: increase in the efficiency and accuracy of calibration of the pulse channel of the reactimeter in the pulse range of the reactimeter from 0.1 s-1 to (1-2)106 s-1 by performing calibration directly at a nuclear reactor during neutron-physical measurements without creating special conditions.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области реакторных измерений и может быть использовано в системах управления, контроля и защиты ядерных установок.The invention relates to the field of reactor measurements and can be used in control systems, control and protection of nuclear installations.

В процессе эксплуатации ядерного реактора (ЯР) в соответствии с требованиями нормативных документов по обеспечению ядерной безопасности (ЯБ) требуется периодически выполнять нейтронно-физические измерения (НФИ), в том числе, для определения его реактивностных характеристик (эффективность органов регулирования, коэффициенты и эффекты реактивности). В настоящее время для вычисления реактивности ЯР используются цифровые реактиметры, обладающие достаточным быстродействием и представляющие возможность визуализации процессов в режиме реального времени. Одним из основных требований, предъявляемых к работе реактиметра, является обеспечение вычисления реактивности в максимально широком диапазоне мощности ЯР, что возможно достичь при использовании импульсно-токового режима его (реактиметра) работы.During the operation of a nuclear reactor (NR), in accordance with the requirements of regulatory documents to ensure nuclear safety (NS), it is required to periodically perform neutron-physical measurements (NPI), including to determine its reactivity characteristics (the effectiveness of regulatory bodies, coefficients and effects of reactivity ). Currently, to calculate the NR reactivity, digital reactimeters are used, which have sufficient speed and provide the possibility of visualizing processes in real time. One of the main requirements for the operation of the reactimeter is to ensure the calculation of reactivity in the widest possible power range of the nuclear reactor, which can be achieved using the pulse-current mode of its (reactor) operation.

Вычисление реактивности цифровыми реактиметрами выполняется по изменению во времени величины сигнала от ионизационной импульсно-токовой камеры деления (ИК), характеризующего нейтронную мощность ядерного реактора (считается, что в импульсном режиме скорость счета, а ток в токовом - пропорциональны плотности потока нейтронов (ППН) в месте расположения ИК), путем решения обращенного решения уравнений кинетики ЯР (ОРУК) [Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Экспериментальные методы физики реакторов: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984. - 272 с.]. При этом одним из важных критериев оценки корректности работы реактиметра является отсутствие «срывов» процесса вычисления реактивности при переходах из импульсного в токовый режим и обратно, для чего должно быть обеспечено перекрытие между импульсным и токовым диапазонами.Reactivity is calculated by digital reactimeters by the change in time of the signal from the ionization pulsed-current fission chamber (IC), which characterizes the neutron power of a nuclear reactor (it is believed that in the pulsed mode, the count rate, and the current in the current mode are proportional to the neutron flux density (PNF) in location of the IC), by solving the inverted solution of the equations of NR kinetics (ORUK) [Kazansky Yu.A., Matusevich E.S. Experimental methods of reactor physics: Proc. allowance for universities. - M.: Energoatomizdat, 1984. - 272 p.]. At the same time, one of the important criteria for assessing the correctness of the reactimeter operation is the absence of “breakdowns” in the process of calculating the reactivity during transitions from the pulsed to the current mode and vice versa, for which overlap between the pulsed and current ranges must be provided.

Схемотехнические решения, реализуемые в импульсных каналах реактиметров, позволяют поднять верхнюю границу импульсного диапазона до значений скорости счета, равных (2-4)⋅106 с-1, что, например, для ИК КНК15-1 при величине среднего заряда в импульсе 1,5⋅10-13 Кл, соответствует значению тока в токовом диапазоне, равному приблизительно 5,5⋅10-7 А. Нижняя граница токового диапазона ограничена значениями (4-6)⋅10-9 А, что соответствует значению скорости счета в импульсном диапазоне, равному приблизительно 5⋅104 с-1.The circuitry solutions implemented in the pulse channels of the reactimeters make it possible to raise the upper limit of the pulse range to the values of the count rate equal to (2-4)⋅10 6 s -1 5⋅10 -13 C, corresponds to the current value in the current range, equal to approximately 5.5⋅10 -7 A. The lower limit of the current range is limited to (4-6)⋅10 -9 A, which corresponds to the value of the count rate in the pulse range , equal to approximately 5⋅10 4 s -1 .

Таким образом, аппаратная часть реактиметров обеспечивает более 1-й декады перекрытия между импульсным и токовым диапазонами измерений: от 5⋅104 с-1 до (2-4)⋅106 с-1 в импульсном режиме и от (1-2)⋅10-9 А до 5,5⋅10-7 А в токовом.Thus, the reactimeter hardware provides more than 1 decade of overlap between the pulse and current measurement ranges: from 5⋅10 4 s -1 to (2-4)⋅10 6 s -1 in the pulsed mode and from (1-2) ⋅10 -9 A up to 5.5⋅10 -7 A in current.

Между тем, для работы реактиметра в импульсном режиме характерно нарушение линейности передаточной характеристики счетного канала при больших загрузках. Так, при скорости счета импульсов приблизительно (3-5)⋅105 с-1, в сигнале ИК появляются наложенные импульсы, доля которых увеличивается с ростом загрузки, что приводит к возникновению просчетов импульсов и, следовательно, существенному искажению линейности передаточной характеристики. Особенно это проявляется при проведении НФИ, в процессе которых происходит переключение режима работы реактиметра из импульсного в токовый и обратно (диапазон изменения скорости счета от 1⋅106 с-1 до 2⋅106 с-1), при этом наблюдаются «срывы» вычисления реактивности (см. Фиг. 1). В диапазоне от 0,1 до (1-3)⋅105 с-1 эффект наложения импульсов практически отсутствует.Meanwhile, the operation of the reactimeter in the pulse mode is characterized by a violation of the linearity of the transfer characteristic of the counting channel at high loads. So, at a pulse count rate of approximately (3-5)⋅10 5 s -1 , superimposed pulses appear in the IR signal, the proportion of which increases with increasing load, which leads to pulse miscalculations and, consequently, a significant distortion of the transfer characteristic linearity. This is especially evident during NFI, during which the operating mode of the reactimeter is switched from pulsed to current and vice versa (the range of change in the count rate is from 1⋅10 6 s -1 to 2⋅10 6 s -1 ), while “breakdowns” are observed reactivity calculations (see Fig. 1). In the range from 0.1 to (1-3)⋅10 5 s -1, the effect of superposition of pulses is practically absent.

Передаточная характеристика токового канала реактиметра, с относительной погрешностью не более 3-4%, линейна в диапазоне 10-9-10-3 А. Условия проведения НФИ на ЯР заметно сужают указанный диапазон до 10-8-10-3 А. В основном это связано с наличием в выходных сигналах ИК ложного выходного сигнала (темновой ток), присутствие которого нарушает линейность связи «нейтронный поток - ток камеры», поскольку обусловлен токами камеры от различного рода и происхождения ядерного излучения, интенсивность которого не пропорциональна нейтронному потоку. Ложный выходной сигнал, в основном, связан с бета- и гамма- активностью продуктов деления, накапливающихся в урановом радиаторе ИК в процессе облучения ИК нейтронами. В этой связи, в реальных условиях, токовый канал может надежно контролировать ППН в ЯР и вычислять реактивность с относительной погрешностью, указанной в эксплуатационной документации, в диапазоне 10-8-10-3 А.The transfer characteristic of the current channel of the reactimeter , with a relative error of no more than 3-4%, is linear in the range of 10 -9 -10 -3 A. is due to the presence of a false output signal (dark current) in the output signals of the IR, the presence of which violates the linearity of the connection "neutron flux - chamber current", since it is caused by chamber currents from various types and origins of nuclear radiation, the intensity of which is not proportional to the neutron flux. The false output signal is mainly associated with the beta and gamma activity of fission products that accumulate in the uranium radiator of the IR during irradiation with IR neutrons. In this regard, in real conditions, the current channel can reliably control the PST in the nuclear reactor and calculate the reactivity with a relative error specified in the operational documentation in the range of 10 -8 -10 -3 A.

Известен способ калибровки импульсного канала реактиметра [патент RU №2560531, опубл. 22.07.2015], включающий контроль ППН в активной зоне ЯР с помощью подключенной к счетному каналу реактиметра урановой камеры деления, регулировку счетного канала реактиметра в зависимости от вычисляемой реактиметром реактивности, стабилизацию мощности ЯР на фиксированном уровне, перемещение органа регулирования ЯР из одного положения в другое в направлении, соответствующем снижению ППН. Недостатком способа является то, что калибровка проводится только в импульсном режиме и не учитывает возможных нарушений вычисляемой реактивности при переходе из импульсного в токовый режим и обратно.A known method of calibrating the pulse channel of the reactimeter [patent RU No. 2560531, publ. 07/22/2015], which includes control of the PPN in the NR core using a uranium fission chamber connected to the counting channel of the reactimeter, adjustment of the counting channel of the reactimeter depending on the reactivity calculated by the reactimeter, stabilization of the NR power at a fixed level, moving the NR control from one position to another in the direction corresponding to the decrease in POP. The disadvantage of this method is that the calibration is carried out only in the pulsed mode and does not take into account possible violations of the calculated reactivity during the transition from pulsed to current mode and vice versa.

Известен способ калибровки импульсного канала реактиметра [патент RU №2653163, опубл. 07.05.2018], выбранный в качестве ближайшего аналога заявляемому изобретению, включающий контроль ППН в активной зоне ЯР с помощью подключенной к счетному и токовому каналам реактиметра урановой ИК, перемещение органа регулирования ЯР из одного положения в другое в направлении, соответствующем снижению ППН и регулировку импульсного канала реактиметра в импульсном режиме путем корректировки уровней дискриминации (второго и третьего) в области перехода реактиметра из токового в импульсный режим и обратно.A known method of calibrating the pulse channel reactimeter [patent RU No. 2653163, publ. 05/07/2018], selected as the closest analogue to the claimed invention, which includes control of the POP in the NR core using a uranium IR connected to the counting and current channels of the reactimeter uranium IR, moving the NR control from one position to another in the direction corresponding to a decrease in the POP and adjusting the pulse reactimeter channel in the pulse mode by adjusting the discrimination levels (second and third) in the area of reactimeter transition from current to pulse mode and vice versa.

К недостаткам ближайшего аналога относятся следующее:The disadvantages of the closest analogue include the following:

- неопределенность выбора уровней дискриминации, требует выполнения большого числа итераций по подбору 2-го и 3-го уровней дискриминации с целью получения заданных точностных характеристик линейности измерительного канала, что предполагает длительный по времени процесс калибровки;- the uncertainty of the choice of discrimination levels, requires a large number of iterations to select the 2nd and 3rd levels of discrimination in order to obtain the specified accuracy characteristics of the linearity of the measuring channel, which implies a long calibration process;

- необходимость для реализации способа в создании и поддержании как специальных условий, так и режима работы ЯР, при которых осуществляется калибровка, делает всю процедуру калибровки импульсного канала реактиметра весьма дорогостоящей и не всегда осуществимой;- the need for the implementation of the method to create and maintain both special conditions and the operating mode of the NR, under which calibration is carried out, makes the entire procedure for calibrating the pulse channel of the reactimeter very expensive and not always feasible;

- калибровка осуществляется только в области переключения между токовым и импульсным диапазонами и не обеспечивает точность настройки реактиметра во всем диапазоне импульсного режима его работы.- calibration is carried out only in the area of switching between the current and pulse ranges and does not ensure the accuracy of the reactimeter setting in the entire range of the pulse mode of its operation.

Настоящее техническое решение позволяет расширить арсенал способов, предназначенных для калибровки счетного канала реактиметра, и направлено на создание способа, техническим результатом которого, при его реализации, будет существенное упрощение, повышение эффективности и точности калибровки импульсного канала реактиметра в импульсном диапазоне работы реактиметра от 0,1 с-1 до (1-2)⋅106 с-1 за счет проведения калибровки непосредственно на ядерном реакторе в рамках проведения НФИ, без создания специальных условий.This technical solution allows you to expand the arsenal of methods designed to calibrate the counting channel of the reactimeter, and is aimed at creating a method, the technical result of which, when implemented, will be a significant simplification, increase in efficiency and accuracy of calibration of the reactimeter pulse channel in the pulse range of the reactimeter from 0.1 from -1 to (1-2)⋅10 6 s -1 due to the calibration directly at the nuclear reactor as part of the NFI, without creating special conditions.

Поставленная задача решается тем, что в способе калибровки счетного канала реактиметра включающем:The problem is solved by the fact that in the method of calibrating the counting channel of the reactimeter, which includes:

- контроль плотности потока нейтронов ядерного реактора (ЯР) с помощью подключенного к импульсному и токовому каналам реактиметра детектора, выполненного на основе урановой камеры деления (ИК),- control of the neutron flux density of a nuclear reactor (NR) using a detector reactimeter connected to the pulse and current channels, made on the basis of a uranium fission chamber (IR),

- стабилизацию мощности реактора на фиксированном уровне, которому соответствует исходное критическое состоянии ЯР,- stabilization of the reactor power at a fixed level, which corresponds to the initial critical state of the nuclear reactor,

- перемещение органа регулирования (РО) ЯР из одного положения в другое, в соответствии с предлагаемым техническим решением калибровку выполняют в два этапа следующим образом:- moving the regulatory body (RO) of the NR from one position to another, in accordance with the proposed technical solution, the calibration is performed in two stages as follows:

Figure 00000001
для первого этапа калибровки используют эксперимент с разгоном ЯР, при проведении которого:
Figure 00000001
for the first stage of calibration, an experiment with NR acceleration is used, during which:

- в момент времени t0, соответствующий исходному критическому состоянию ЯР, по показаниям импульсного и токового каналов реактиметра начинают контроль и регистрацию скорости счета импульсов и величины тока сигнала ИК,- at the time t 0 corresponding to the initial critical state of the RR, according to the readings of the pulse and current channels of the reactimeter, control and registration of the pulse count rate and the magnitude of the current of the IR signal begin,

- перемещение РО ЯР из одного положения в другое выполняют в направлении, соответствующем увеличению мощности ЯР, переводя его в надкритическое состояние, с установившимся периодом реактора,- moving the nuclear reactor reactor from one position to another is performed in the direction corresponding to the increase in the power of the nuclear reactor, transferring it to a supercritical state, with a steady-state period of the reactor,

- фиксируют момент времени tк, когда ток ИК, по крайней мере, в 1,3-2 раза больше значения, при котором реактиметр переходит в токовый режим работы,- fix the moment of time t to when the IR current is at least 1.3-2 times greater than the value at which the reactimeter switches to the current mode of operation,

Figure 00000001
второй этап калибровки осуществляют в режиме постобработки результатов контроля скорости счета импульсов и величины тока сигнала ИК, при проведении которого:
Figure 00000001
the second stage of calibration is carried out in the mode of post-processing of the results of monitoring the pulse count rate and the magnitude of the IR signal current, during which:

- в интервале времени от t0 до tк по зарегистрированным значениям скорости счета импульсов и величины тока вычисляют значения реактивности по импульсному и токовому каналам соответственно,- in the time interval from t 0 to t to the registered values of the pulse count rate and the magnitude of the current calculate the reactivity values for the pulse and current channels, respectively,

- сравнивают вычисленные значения и определяют область, где значения реактивности, вычисленные по показаниям импульсного и токового каналов реактиметра, совпадают,- compare the calculated values and determine the area where the reactivity values calculated from the readings of the pulse and current channels of the reactimeter coincide,

- в выбранной области фиксируют момент времени t1, когда ток импульсной камеры в 3-5 раз меньше значения, при котором реактиметр переходит в токовый режим работы,- in the selected area, the moment of time t 1 is fixed, when the current of the impulse chamber is 3-5 times less than the value at which the reactimeter switches to the current mode of operation,

- затем, в интервале времени от t1 до tк значения реактивности, вычисленные по показаниям токового канала, принимают в качестве расчетных (или образцовых), и по ним в указанном временном интервале, вычисляют расчетные значения скорости счета Nрасч, которые затем используют для определения величины относительного отклонения показаний калибруемого импульсного канала от расчетного значения:- then, in the time interval from t 1 to t k , the reactivity values calculated from the readings of the current channel are taken as calculated (or exemplary), and from them in the specified time interval, the calculated values of the count rate Ncalc are calculated, which are then used to determine the relative deviation of the readings of the calibrated pulse channel from the calculated value:

Figure 00000002
Figure 00000002

где ΔN(ti) - значение величины относительного отклонения показаний калибруемого импульсного канала от расчетного значения в интервале времени от t1 до tК, tj=t1, t1+i⋅dt, …, tК; i=1, 2, …; dt - отсчеты времени;where ΔN(t i ) is the value of the relative deviation of the readings of the calibrated pulse channel from the calculated value in the time interval from t 1 to t K , t j =t 1 , t 1 +i⋅dt, …, t K ; i=1, 2, …; dt - time readings;

Nизм(ti) - показания калибруемого импульсного канала в диапазоне временной шкалы от t1 до tК, с-1,N meas (t i ) - readings of the calibrated impulse channel in the time scale range from t 1 to t K , s-1,

Npacч(ti) - расчетное значение скорости счета в интервале времени от t1 до tК, с-1,N pacch (t i ) - the calculated value of the counting rate in the time interval from t 1 to t K , s-1,

- после чего, полученные значения ΔN(ti) аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого импульсного канала в виде ΔN=ƒΔ(Nизм), которую в диапазоне скорости счета от Nизм(t1) до Nизм(tК) используют для корректировки показаний калибруемого импульсного канала по формуле:- after that, the obtained values ΔN(t i ) are approximated by the function of the dependence of the magnitude of relative deviations from the readings of the calibrated pulse channel in the form ΔN=ƒ Δ (N meas ), which in the count rate range from N meas (t 1 ) to N meas (t K ) is used to correct the readings of the calibrated pulse channel according to the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Nвых=ƒ(Nизм) - корректировочная характеристика просчетов импульсов;where N out =ƒ(N meas ) - corrective characteristic miscalculations of pulses;

ƒΔ(Nизм) - функция, определяющая величину просчетов импульсов при различных значениях загрузки измерительного канала NВХ в диапазоне скорости счета от Nизм(t1) до Nизм(tк), а в диапазоне скорости счета до Nизм(t1)-Nвых=Nизм.ƒ Δ (N meas ) - a function that determines the magnitude of pulse miscalculations at different values of the measurement channel load N BX in the count rate range from N meas (t 1 ) to N meas (t k ), and in the count rate range up to N meas (t 1 )-N out =N meas .

Вычисление значений реактивности по импульсному и токовому каналам в интервале времени от t0 до tк может быть выполнено путем решения обращенного решения уравнений кинетики ЯР, а для вычисления расчетных значений скорости счета Nрасч в интервале времени от t0 до tк, в частности, может быть использовано рекуррентное соотношение:Calculation of the values of reactivity in the pulse and current channels in the time interval from t 0 to t k can be performed by solving the inverse solution of the equations of NR kinetics, and to calculate the calculated values of the count rate Ncalc in the time interval from t 0 to t k , in particular, can the recurrence relation can be used:

Figure 00000004
Figure 00000004

где tj=t0, t0+j⋅dt, …, tК; j=1, 2, …; dt - отсчеты времени;where t j =t 0 , t 0 +j⋅dt, …, t K ; j=1, 2, …; dt - time readings;

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

λi - постоянная распада ядер-предшественников запаздывающих нейтронов i-й группы;λ i is the decay constant of precursor nuclei of delayed neutrons of the i-th group;

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

причем для моментов времени (tj<t1) принята нормировка:and for the moments of time (t j <t 1 ) the normalization is accepted:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

для моментов времени (tj≥t1):for time points (t j ≥t 1 ):

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

β - полная доля запаздывающих нейтронов; βi - доля запаздывающих нейтронов i-й группы нейтронов;β is the total fraction of delayed neutrons; β i - fraction of delayed neutrons of the i-th group of neutrons;

Nизм(tj) - скорость счета импульсного канала в момент tj;N meas (t j ) - counting rate of the pulse channel at the time t j ;

ρ (Nизм(tj)) - реактивность, вычисленная на основе скорости счета Nизм(tj) по импульсному каналу в момент tj;ρ (N meas (t j )) is the reactivity calculated on the basis of the count rate N meas (t j ) over the pulse channel at the moment t j ;

ρ (I(tj)) - реактивность, вычисленная на основе регистрации тока I(tj) по токовому каналу в момент tj.ρ (I(t j )) is the reactivity calculated on the basis of the registration of the current I(t j ) through the current channel at the moment t j .

Кроме этого, для определения Nрасч(t) для моментов времени (tj≥t1) принимают значения Npacч(tj) и реактивности ρ (Npacч(tj) полученные путем расчетного моделирования эксперимента с имитацией условий его проведения.In addition, to determine N calc (t) for time points (t j ≥t 1 ), the values of N pacch (t j ) and reactivity ρ (N pacch (t j ) obtained by computational simulation of the experiment with simulation of its conditions are taken.

Признаки, отличающие предлагаемый способ от прототипа:Features that distinguish the proposed method from the prototype:

- для калибровки используют эксперимент с «разгоном» ЯР, при этом повторные эксперименты не требуются;- for calibration, an experiment with the "acceleration" of the NR is used, while repeated experiments are not required;

- в качестве расчетных значений скорости счета принимают значения скорости счета, вычисленные по соотношению (3) по расчетным значениям реактивности;- as the calculated values of the count rate, the values of the count rate calculated according to the ratio (3) according to the calculated values of reactivity are taken;

- в качестве расчетных значений реактивности могут быть приняты значения реактивности, вычисленные методом ОРУК по результатам измерения тока ИК токовым каналом реактиметра и(или) значения реактивности, полученные расчетным моделированием эксперимента с имитацией условий его проведения;- as the calculated reactivity values, the reactivity values calculated by the ORUK method based on the results of measuring the IR current by the current channel of the reactimeter and (or) the reactivity values obtained by the calculation simulation of the experiment with imitation of its conditions can be taken;

- подбор корректировочной характеристики осуществляется в режиме постобработки результатов измерения скорости счета импульсов и тока ИК, соответственно, счетным и токовым каналами реактиметра, полученных при контроле ППН в эксперименте с «разгоном» ЯР.- selection of the corrective characteristic is carried out in the mode of post-processing of the results of measuring the pulse count rate and current of the IR, respectively, by the counting and current channels of the reactimeter, obtained during the control of the PPN in the experiment with the "acceleration" of the NR.

Представленная совокупность признаков обеспечивает достижение технического результата, а именно, позволяет эффективно и с высокой точностью проводить калибровку импульсного канала непосредственно на ЯР, существенно упрощает и сокращает по времени процесс калибровки счетного канала реактиметра.The presented set of features ensures the achievement of the technical result, namely, it allows efficient and high-precision calibration of the pulse channel directly on the NR, significantly simplifies and reduces the time of calibration of the counting channel of the reactimeter.

Особенности настоящего изобретения поясняются ссылками на прилагаемую фигуру 2. На фигуре изображены:The features of the present invention are explained by reference to the attached figure 2. The figure shows:

фиг. 2а) - Реактивность, вычисленная счетным и токовым каналами реактиметра при перемещении органов управления в направлении увеличения мощности. Уменьшение реактивности, вычисленной по показаниям импульсного канала, вызвано увеличивающейся долей просчетов, обусловленных эффектом наложения импульсов при росте загрузки, превышающей 105 с-1;fig. 2a) - Reactivity calculated by the counting and current channels of the reactimeter when moving the controls in the direction of increasing power. The decrease in the reactivity calculated from the readings of the pulse channel is caused by an increasing proportion of miscalculations due to the effect of pulse superposition with an increase in load exceeding 10 5 s -1 ;

фиг. 2б) - графическая иллюстрация, измеренной по сигналу ИК скорости счета, до калибровки «n(t) счет» и после «n(t) счет (расчет)»;fig. 2b) is a graphical illustration of the count rate measured by the IR signal, before calibration "n(t) count" and after "n(t) count (calculation)";

фиг. 2в) - графическая иллюстрация, измеренной по сигналу ИК величины силы тока детектора.fig. 2c) is a graphical illustration of the detector current measured by the IR signal.

Калибровка импульсного канала реактиметра производится следующим образом.Calibration of the reactimeter pulse channel is performed as follows.

Для практической реализации предлагаемого способа в качестве детектора может быть использована широкодиапазонная импульсно-токовая урановая камера деления КНК-15-1 и линейный импульсно-токовый измеритель «Фаворит», работающий в режиме реактиметра и выпускаемый ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова». Ионизационную импульсно-токовую камеру деления, контролирующую плотность потока нейтронов в ядерном реакторе, подключают к импульсному и токовому каналам реактиметра. Выводят реактор на уровень мощности, которому соответствует исходное критическое состоянии ЯР. В момент времени t0, соответствующий исходному критическому состоянию ЯР, по показаниям импульсного и токового каналов реактиметра начинают контроль и регистрацию скорости счета импульсов и величины тока сигнала ИК. Перемещают орган регулирования ЯР, переводя его в надкритическое состояние, с установившимся периодом реактора. Фиксируют момент времени tК, когда ток ИК, по крайней мере, в 1,3-2 раза больше значения, при котором реактиметр переходит в токовый режим работы tИ-К (для указанной ИК и измерителя «Фаворит» моменту времени tк соответствует ток детектора нейтронов приблизительно 2,4⋅10-7 А). Далее, в интервале времени от t0 до tК по зарегистрированным значениям скорости счета импульсов и величины тока вычисляют значения реактивности по импульсному и токовому каналам соответственно и определяют область, где значения реактивности, вычисленные по показаниям импульсного и токового каналов реактиметра, совпадают. Показанная на фиг. 2б) и в) область, где определено совпадение вычисленной по показаниям импульсного и токового каналов реактивности (фиг. 2а)), соответствует диапазону измеренных скорости счета N=(1-3)⋅105 с-1 и силы тока I=(3-5)⋅10-8 А. В выбранной области фиксируют момент времени t1, когда ток ИК в 3-5 раз меньше значения, при котором реактиметр переходит в токовый режим работы tИ-К (при использовании указанной ИК и измерителя «Фаворит» моменту времени t1 соответствует ток детектора нейтронов приблизительно 4⋅10-8 А). В интервале времени от t1 до tК значения реактивности, вычисленные по показаниям токового канала, принимаются в качестве расчетных (или образцовых), и далее, по образцовым значениям реактивности в указанном интервале времени по рекуррентному соотношению (3) вычисляются расчетные значения Nрасч, с использованием которых и Nизм по формуле (1) вычисляются ΔN(ti). Полученные значения ΔN(ti) в диапазоне времени от t1 до tК аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого импульсного канала Nизм(ti) в виде ΔN=ƒΔ(Nизм), которую затем, в диапазоне скорости счета от Nизм(ti) до Nизм(tК), используют для корректировки показаний калибруемого импульсного канала по формуле (2), а в диапазоне скорости счета до Nизм(t1)-Nвых=Nизм.For the practical implementation of the proposed method, a wide-range pulsed current uranium fission chamber KNK-15-1 and a linear pulsed current meter "Favorite" operating in the reactimeter mode and manufactured by the Federal State Unitary Enterprise "NITI im. A.P. Alexandrova". The ionization pulse-current fission chamber, which controls the neutron flux density in a nuclear reactor, is connected to the pulse and current channels of the reactimeter. Bring the reactor to the power level, which corresponds to the initial critical state of nuclear reactor. At the time t 0 corresponding to the initial critical state of the RR, according to the readings of the pulse and current channels of the reactimeter, control and registration of the pulse count rate and the magnitude of the IR signal current begin. The control element of the nuclear reactor is moved, transferring it to a supercritical state, with a steady-state period of the reactor. The moment of time t K is fixed when the current IR is at least 1.3-2 times greater than the value at which the reactimeter switches to the current mode of operation t I - K (for the indicated IR and the Favorit meter, the time t to corresponds to neutron detector current is approximately 2.4⋅10 -7 A). Further, in the time interval from t 0 to t K , according to the registered values of the pulse count rate and the current value, the reactivity values are calculated for the pulse and current channels, respectively, and the region is determined where the reactivity values calculated from the readings of the pulse and current channels of the reactimeter coincide. Shown in FIG. 2b) and c) the area where the coincidence of the reactivity calculated from the readings of the pulse and current channels (Fig. 2a)) corresponds to the range of measured count rate N=(1-3)⋅10 5 s-1 and current strength I=(3 -5)⋅10 -8 A. In the selected area, the moment of time t 1 is fixed when the current IR is 3-5 times less than the value at which the reactimeter switches to the current mode of operation t IR (when using the specified IR and the Favorit meter » time t 1 corresponds to the current of the neutron detector approximately 4⋅10 -8 A). In the time interval from t 1 to t K , the reactivity values calculated from the readings of the current channel are taken as calculated (or exemplary), and then, according to the exemplary reactivity values in the specified time interval, the recursive relation (3) calculates the calculated values Ncalc, s using which and Nmeas by formula (1) are calculated ΔN(t i ). The obtained values of ΔN(t i ) in the time range from t 1 to t K are approximated by the function of the dependence of the magnitude of relative deviations from the readings of the calibrated pulse channel N meas (t i ) in the form ΔN=ƒ Δ (N meas ), which then, in the speed range counts from N meas (t i ) to N meas (t K ) are used to correct the readings of the calibrated pulse channel according to formula (2), and in the count rate range up to N meas (t 1 )-N out =N meas .

При осуществлении способа калибровки для определения Nрасч(t) для моментов времени (tj≥t1) также могут быть приняты значения Nрасч(tj) и реактивности ρ (Nрасч(tj)); полученные путем расчетного моделирования эксперимента с имитацией условий его проведения: моделируется изменение ППН в активной зоне ЯР и в месте расположения ИК.When implementing the calibration method to determine N calc (t) for time points (t j ≥t 1 ), the values of N calc (t j ) and reactivity ρ (N calc (t j )) can also be taken; obtained by computational modeling of the experiment with imitation of its conditions: the change in the POP in the core of the nuclear reactor and at the location of the IC is simulated.

Предлагаемый способ калибровки прошел успешную проверку расчетно-экспериментальным способом, при котором калибровка измерителя «Фаворит» была выполнена с использованием комплекса программ САПФИР_95&RC©, имитирующего условия проведения эксперимента. Также способ калибровки прошел экспериментальную проверку при настройке измерителя «Фаворит» на действующем стенде ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова» в ходе серии однотипных экспериментов с участком «разгона». Полученная по результатам первого эксперимента корректировочная характеристика была прописана во внешнее программное обеспечение измерителя «Фаворит» и без изменений и дополнительных корректировок использовалась при контроле ППН во всех последующих экспериментах. В результате переход из импульсного в токовый режим работы реактиметра и обратно был обеспечен в режиме реального времени, при этом достигнут подтвержденный диапазон линейности передаточной характеристики счетного канала реактиметра от 0,1 до 9,81⋅106 с-1.The proposed calibration method was successfully verified by the calculation and experimental method, in which the calibration of the Favorit meter was performed using the SAPFIR_95&RC © software package, which simulates the conditions of the experiment. Also, the calibration method was experimentally tested when setting up the Favorit meter on the operating stand of the Federal State Unitary Enterprise NITI im. A.P. Aleksandrov” during a series of experiments of the same type with the section of “acceleration”. The correction characteristic obtained from the results of the first experiment was written into the external software of the Favorit meter and, without changes and additional adjustments, was used in the control of the PPN in all subsequent experiments. As a result, the transition from the pulse to current mode of operation of the reactimeter and vice versa was provided in real time, while the confirmed range of linearity of the transfer characteristic of the counting channel of the reactimeter from 0.1 to 9.81⋅10 6 s -1 was achieved.

Предлагаемый способ калибровки подтвержден как расчетной, так и экспериментальной проверкой, его применение расширяет арсенал существующих способов калибровки импульсных каналов реактиметров, позволяет существенно упростить и сократить по времени процедуру калибровки, проводимую непосредственно на ЯР, при этом повышается ее эффективность и точность. Способ применим для широкого круга экспериментов с «разгоном».The proposed calibration method is confirmed by both computational and experimental verification, its application expands the arsenal of existing methods for calibrating the pulse channels of reactimeters, makes it possible to significantly simplify and reduce the time of the calibration procedure carried out directly on the NR, while increasing its efficiency and accuracy. The method is applicable to a wide range of overclocking experiments.

Claims (40)

1. Способ калибровки импульсного канала реактиметра, включающий контроль плотности потока нейтронов ядерного реактора (ЯР) с помощью подключенного к импульсному и токовому каналам реактиметра детектора, выполненного на основе урановой камеры деления (ИК), стабилизацию мощности реактора на фиксированном уровне, которому соответствует исходное критическое состоянии ЯР, перемещение органа регулирования (РО) ЯР из одного положения в другое, отличающийся тем, что1. A method for calibrating the reactimeter pulse channel, including monitoring the neutron flux density of a nuclear reactor (NR) using a detector connected to the pulse and current channels of the reactimeter, made on the basis of a uranium fission chamber (IC), stabilizing the reactor power at a fixed level, which corresponds to the initial critical state of the NR, moving the regulatory body (RO) of the NR from one position to another, characterized in that для калибровки проводят эксперимент с разгоном ЯР, при проведении которого в момент времени t0, соответствующий исходному критическому состоянию ЯР, по показаниям импульсного и токового каналов реактиметра начинают контроль и регистрацию скорости счета импульсов и величины тока сигнала ИК;for calibration, an experiment is carried out with the acceleration of the NR, during which, at the time t 0 corresponding to the initial critical state of the NR, according to the readings of the pulse and current channels of the reactimeter, control and registration of the pulse count rate and the magnitude of the current of the IR signal begin; перемещение РО ЯР из одного положения в другое выполняют в направлении, соответствующем увеличению мощности ЯР, переводя его в надкритическое состояние с установившимся периодом реактора, иthe movement of the RR NR from one position to another is performed in the direction corresponding to the increase in the NR power, transferring it to a supercritical state with a steady-state period of the reactor, and фиксируют момент времени tк, когда ток ИК, по крайней мере, в 1,3-2 раза больше значения, при котором реактиметр переходит в токовый режим работы,fix the moment of time t to when the IR current is at least 1.3-2 times greater than the value at which the reactimeter switches to the current mode of operation, далее выполняют постобработку результатов контроля скорости счета импульсов и величины тока сигнала ИК, для чегоthen post-processing of the results of monitoring the pulse counting rate and the magnitude of the current of the IR signal is performed, for which в интервале времени от t0 до tК по зарегистрированным значениям скорости счета импульсов и величины тока вычисляют значения реактивности по импульсному и токовому каналам соответственно,in the time interval from t 0 to t K , according to the registered values of the pulse count rate and the current value, the reactivity values are calculated for the pulse and current channels, respectively, сравнивают вычисленные значения и выбирают область, где значения реактивности, вычисленные по показаниям импульсного и токового каналов реактиметра, совпадают,compare the calculated values and choose the area where the reactivity values calculated from the readings of the pulse and current channels of the reactimeter coincide, затем в выбранной области фиксируют момент времени t1, когда ток импульсной камеры в 3-5 раз меньше значения, при котором реактиметр переходит в токовый режим работы,then, in the selected area, the moment of time t 1 is fixed, when the current of the impulse chamber is 3-5 times less than the value at which the reactimeter switches to the current mode of operation, в интервале времени от t1 до tК значения реактивности, вычисленные по показаниям токового канала, принимают в качестве расчетных и по ним в указанном временном интервале вычисляют расчетные значения скорости счета Nрасч, которые затем используют для определения по формулеin the time interval from t 1 to t K , the reactivity values calculated from the readings of the current channel are taken as calculated, and from them, in the specified time interval, the calculated values of the count rate Ncalc are calculated, which are then used to determine by the formula
Figure 00000015
Figure 00000015
величины относительного отклонения показаний калибруемого импульсного канала от расчетного значения в интервале времени от t1 до tК, the magnitude of the relative deviation of the readings of the calibrated pulse channel from the calculated value in the time interval from t 1 to t K , где ti=t1, t1+i⋅dt, …, tK; i=1, 2, …; dt - отсчеты времени;where t i =t 1, t 1 +i⋅dt, …, t K ; i=1, 2, …; dt - time readings; Nизм(ti) - показания калибруемого импульсного канала в диапазоне временной шкалы от t1 до tК, с-1,N meas (t i ) - readings of the calibrated impulse channel in the time scale range from t 1 to t K , s-1, Npacч(ti) - расчетное значение скорости счета в интервале времени от t1 до tК, с-1,N pacch (t i ) - the calculated value of the counting rate in the time interval from t 1 to t K , s -1 , после чего полученные значения ΔN(ti) аппроксимируют функцией зависимости величины относительных отклонений от показаний калибруемого импульсного канала в виде ΔN=ƒΔ(Nизм), которую в диапазоне скорости счета от Nизм(t1) до Nизм(tК) используют для корректировки показаний калибруемого импульсного канала по формуле:after which the obtained values of ΔN ( t i ) are approximated by the function of the dependence of the magnitude of relative deviations from the readings of the calibrated pulse channel in the form used to correct the readings of the calibrated pulse channel according to the formula:
Figure 00000016
Figure 00000016
где Nвых=ƒ(Nизм) - корректировочная характеристика просчетов импульсов;where N out =ƒ(N meas ) - corrective characteristic miscalculations of pulses; ƒΔ(Nизм) - функция, определяющая величину просчетов импульсов при различных значениях загрузки измерительного канала NВХ в диапазоне скорости счета от Nизм(t1) до Nизм(tк), а в диапазоне скорости счета до Nизм(t1)-Nвых=Nизм.ƒ Δ (N meas ) - a function that determines the magnitude of pulse miscalculations at different values of the measurement channel load N BX in the count rate range from N meas (t 1 ) to N meas (t k ), and in the count rate range up to N meas (t 1 )-N out =N meas . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значения реактивности по импульсному и токовому каналам в интервале времени от t0 до tК вычисляют путем решения обращенного решения уравнений кинетики ЯР.2. The method according to claim 1, characterized in that the reactivity values for the pulse and current channels in the time interval from t 0 to t K are calculated by solving the inverted solution of the NR kinetics equations. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расчетные значения скорости счета Nрасч в интервале времени от t0 до tК вычисляют по рекуррентному соотношению:3. The method according to p. 1, characterized in that the calculated values of the count rate N calc in the time interval from t 0 to t K are calculated according to the recurrence relation:
Figure 00000017
Figure 00000017
где tj=t0, t0+j⋅dt, …, tК; j=1, 2, …; dt - отсчеты времени;where t j =t 0 , t 0 +j⋅dt, …, t K ; j=1, 2, …; dt - time readings;
Figure 00000018
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000019
λi - постоянная распада ядер-предшественников запаздывающих нейтронов i-й группы;λ i is the decay constant of precursor nuclei of delayed neutrons of the i-th group;
Figure 00000020
Figure 00000020
ϕi=1-Ei;ϕ i =1-E i ; ψi=Ai-Ei;ψ i =A i -E i ; причем для моментов времени (tj<t1) принята нормировка:and for the moments of time (t j <t 1 ) the normalization is accepted: Nрасч(tj)=Nизм(tj);N calc (t j )=N meas (t j );
Figure 00000021
Figure 00000021
для моментов времени (tj≥t1):for time points (t j ≥t 1 ):
Figure 00000022
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000024
β - полная доля запаздывающих нейтронов; βi - доля запаздывающих нейтронов i-й группы нейтронов;β is the total fraction of delayed neutrons; β i - fraction of delayed neutrons of the i-th group of neutrons; Nизм(tj) - скорость счета импульсного канала в момент tj;N meas (t j ) - counting rate of the pulse channel at the time t j ; ρ (Nизм(tj)) - реактивность, вычисленная на основе скорости счета Nизм(tj) по импульсному каналу в момент tj;ρ (N meas (t j )) is the reactivity calculated on the basis of the count rate N meas (t j ) over the pulse channel at the moment t j ; ρ (I(tj)) - реактивность, вычисленная на основе регистрации тока I(tj) по токовому каналу в момент tj.ρ (I(t j )) is the reactivity calculated on the basis of the registration of the current I(t j ) through the current channel at the moment t j . 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения Npacч(t) для моментов времени (tj≥t1) принимают значения Npacч(tj) и реактивности ρ (Nрасч(tj)), полученные путем расчетного моделирования эксперимента с имитацией условий его проведения.4. The method according to p. 1, characterized in that to determine N pacch (t) for time points (t j ≥t 1 ) take the values of N pacch (t j ) and reactivity ρ (N calc (t j )) obtained by computational modeling of the experiment with imitation of its conditions.
RU2021130183A 2021-10-15 Method for calibration of the pulse channel of the reactimeter RU2775730C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2775730C1 true RU2775730C1 (en) 2022-07-07

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2379710C1 (en) * 2008-12-08 2010-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method of calibrating counting channel of reactimetre
RU2647515C1 (en) * 2017-07-03 2018-03-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Method for calibrating high-energy scintillation detector and device for its implementation
RU2653163C1 (en) * 2017-06-06 2018-05-07 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method of calibration counting channel of reactometer in pulse-current mode

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2379710C1 (en) * 2008-12-08 2010-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method of calibrating counting channel of reactimetre
RU2653163C1 (en) * 2017-06-06 2018-05-07 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method of calibration counting channel of reactometer in pulse-current mode
RU2647515C1 (en) * 2017-07-03 2018-03-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Method for calibrating high-energy scintillation detector and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108986939B (en) Method for verifying calibration value of power coefficient Gk of nuclear reactor power range
KR100991441B1 (en) Renormalization Method of Excore Neutron Detectors
EP3812797A1 (en) Processing apparatus, system, x-ray measurement method, and program
US9494695B2 (en) Radiation monitor
RU2775730C1 (en) Method for calibration of the pulse channel of the reactimeter
CN109817360B (en) Prediction method for predicting nuclear thermal power deviation and Gk parameter trend of RPN system
CN117593474B (en) Three-dimensional power distribution reconstruction method for pressurized water reactor core
CN104898155A (en) Method for measuring undercritical degree of undercritical system based on average neutron energy
JP2010210613A (en) Subcriticality determining device of neutron multiplying system, and program of the same
JP2018159669A (en) Method for measuring composition, subcriticality, delayed neutron ratio, neutron generation time, and prompt neutron lifespan of nuclear fissile material on the basis of only signals of neutron detector and the like
Elter et al. Performance of Higher Order Campbell methods, Part I: review and numerical convergence study
RU2743234C9 (en) Method for monitoring neutron flux density
US20240145107A1 (en) Neutron flux measurement apparatus
WO2016007094A1 (en) Method for measuring reactivity in a light water reactor
CN115420966A (en) CMOS image sensor displacement damage and ionization damage synergistic effect experimental method
JP2019219251A (en) Radiation measurement device
Bai et al. A practical subcritical rod worth measurement technique based on the improved neutron source multiplication method
Syam et al. Statistical parameter study of the time interval distribution for nonparalyzable, paralyzable, and hybrid dead time models
Bajpai et al. Evaluation of spatial correction factors for BRAHMMA subcritical assembly
KR102508733B1 (en) Prompt-type in-core nuclear measuring instrument signal correction system and its method
KR101444794B1 (en) Method for Constructing the Pseudo Hot Pin Power Distribution Using Detector-Signal-Based Planar Radial Peaking Factor in COLSS
RU2754993C1 (en) Reactimeter counting channel calibration method
Vankov et al. Nuclear Data for 235U, 238U, and 239Pu in the Unresolved Resonance Region
RU2243603C2 (en) Method for measuring efficiency of reactor plant control rods
RU2442234C1 (en) The method of determination of the efficiency coefficient of the nuclear plant fast-fission