Способ определения стартового состояния двухсекционного ядерного реактора

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАРТОВОГО СОСТОЯНИЯ ДВУХСЕКЦИОННОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, заключающийся в том. что в одну из секций помещают вспомогательный источник нейтронов, изменяют положение блоков регулирования реактивности, измеряют интенсивности или интегралы делений в секциях и фиксируют один из блоков в положении , соответствующем заданному отношению интенсивностей или интегралов депений, ОТЛИЧАЮЩИЙс я тем, что, с целыо упрощения калибровочных измерений, вспомогательный источник нейтронов последовательно помещают в каждую нз секций, а измерения проводят только в одной секции. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 21 С 7/34 @r am, ъ ;, л-, tt

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3428978/18-25 (22) 26.04.82 (46) 07.03.85 . Бюл. У 9 (72) В.Ф.Колесов (53) 621.039.5(088.8) (56) 1. Thayer G. et al. An experimental study of two conpled reactors.

Nuclear Technology, v. 25, 11 - 1, 1975, р. 56.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 340378 1, кл. С 21 С 7/34, 1982 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАРТОВОГО СОСТОЯНИЯ ДВУХСЕКЦИОННОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, заключающийся в том, ÄÄSUÄÄ 1105059 А

: что в одну из секций помещают вспомогательный источник нейтронов, изменяют положение блоков регулирования реактивности, измеряют интенсивности или интегралы делений в секциях и фиксируют один из блоков в положении, соответствующем заданному отношению интенсивностей или интегралов делений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения калибровочнык измерений, вспомогательный источник нейтронов последовательно помещают в каждую из секций, а измерения проводят только в одной секции.!

105059

Изобретение относится к технике импульсных реакторов и бустепов, широко применяемых в качестве мощных источников нейтронного и / -излучений, а более конкретно — к технике управления реакторными устройствами.

Известен способ определения стартового состояния двухсекционного ядерного реактора, необходимый для 10 получения импульса с заданными интегралами деленйй в секциях," заключается он в том, что помещают вспо— могательный источник нейтронов в первую секцию, фиксируют положение 1S одного из БРР и проводят калибровочные измерения интенсивностей или интегралов делений в секциях при всех возможных положениях другого БРР, лотом меняют положение 20 первого БРР и повторяют процедуру калибровочных измерений (1) . Операции повторяют до тех пор пока не переберут все положения первого блока, На основании данных калибро- 25 вочных измерений строят систему графиков. По графикам путем двухмерной интерполяции определяют положения БРР, соответствующее заданным интегралам делений в секциях. ЗО

Наиболее близким по технической сущности K описываемому является способ определения стартового состояния двухсекционного ядерного реактора. заключающийся B ToM что B op, З5 ну из секций помещают вспомогательный источник нейтронов, изменяют положение блоков регулирования реактивности, измеряют интенсивности или интегралы делений в секциях и 40 фиксируют один из блоков в положении, соответствующем заданному отношению интенсивностей или интегралов делений (2) .

lj

Недостатком способа является необходимость выполнения в нем калибровочных измерений интенсивности или интеграла делений в каждой из секций. На практике встречаются случаи. когда доступ к одной из секций, 50 т.е. помещение в нее счетчика, камеры делений или другого индикатора интенсивности или интеграла делений, затруднен и, следовательно, выполнение указанного выше требования . 55 усложняется.

Цель изобретения — упрощение калибровочных измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения стартового состояния двухсекционного ядерного реактора, заключающемся в . том, что в одну из секций помещают вспомогательный источник нейтронов, изменяют положение блоков регулирования реактивности, измеряют интенсивности или интегралы делений в секциях и фиксируют один из блоков в положении, соответствующем заданному отношению интенсивностей или интегралов делений, вспомогательный источник нейтронов последовательно помещают в каждую из секций, а измерения проводят только в одной секции.

Отличительной особенностью изобретения является то, что вспомогательный источник нейтронов последовательно помещают в каждую из секций и проводят калибровочные измерения интенсивности или интеграла деленич в одной из секций при обоих вариантах расположения вспомогательного источника нейтронов. Зто позволяет определять положения БРР, соответствующие искомому стартовому ° состоянию двухсекционного ядерного реактора, без проведения калибровочных измерений в другой секции. Этим достигается существенное упрощение задачи определения стартового состояния в двухсекционных ядерных реакторах, в особенности в тех случаях, когда по той или иной причине доступ к одной из секций затруднен.

Описываемый способ может быть пояснен с помощью аналитических реше1 ний уравнения кинетики двухсекционных реакторов, Зти решения показывают, что двухсекционным реакторам свойственны зависюкости, означающие сохранение постоянства при изменении реактивности, т.е. положения

БРР, одной из секций не только отношения интенсивностей или интегралов делений в секциях (эта зависимость лежит в основании способа-прототипа), но и отношения интенсивностей или интегралов делений в одной и той же секции, получаемых при помещении вспомогательного источника нейтронов последовательно в одну и другую секцию °

С одной наглядностью эти зависимости проявляются в двухсекционных бустерах, т.е. умножителях нейтро(<1 бг К

,(аК< а К,— (<г 2<1

35 где 6>, 3>

6K)=- (-K

К<, 2<

3 11050 нов, представляющих собой важную разновидность двухсекционных реакторов.

Двухсекционные бустеры предназначаются для получения импульса с заданными интегралами делений в секциях под воздействием инициирующего импульса внешних нейтронов в одной из секций, производимых, например, электронами от ускорителя. В этих устройствах обычно каждая секция сама по себе н вся система в целом подкритичны, и величины реактивностей не меняются со временем, точнее, изменения реактивности, обусловленные обратной связью, или отсутствуют, или, как это свойственно бусте" рам, не успевают проявиться за время импульса.

В двухсекционных бустерах при типичных вариантах реализации источ-, г<< ников нейтронов имеют место следующие зависимости:

1. Зариант стационарных вспомогательньа(источников нейтронов: (<) 5< Д <.2

1 (1)

4,(а"< а" 2. <<242<3 (2) g <г )((«« - к„К„1 (2) (2) % < (4) ), г

12(Ь<(<а <(2 "<г "21) — интенсивность вспо40 могательного источника нейтронов и.число нейтронов на акт деления в секции — подкритичности (аналоги реактивности)

1-й секцИи, — коэФфициенты связи секций друг с другом (неизменные величины),.

>Π— установившаяся интенсивность делений в секции j в случае, когда вспомогательный источник нейтронов действует в 1 -Й секции () =1,2, <

=1,2, предполагается, 59 что источники нейтронов 5<, 62 действовать одновременно не могут) °

Из выражений (1) — (4) получаем: (г)

6 < 62К<2 и (2 hk (5) .

2 (г) г бгаК< . (<1 2 (<)

2 . Вариант вспомогательных ис точников нейтронов (в форме дельтафункции) : ,,(Ч*,8(1, е,®=ь,3() В этом случае осущес вляются эанисючости, аналогичные (1) — )6) с (<) (2 (1 (1) гралы делений за импульс в секциях при тех же вариантах расположения вспомогательного источника нейтронов: (j ; а а

3g ((7) 3,(аК,а,-k< К„1 ч() 2 1 12 г (8)

Ма, а,- К<2 К 21Д,(<) ККг< )2(а<<а"2 "<г <(г<1

0 а, 4,(«1(„a k;- k„, К„) (2) 0 «0 "12

g1 «) - . „ (1!)

)< 1а 2 (г) о

l2 (52 6)(<

Важной, следующей из соотношений (5), (6), (11), (12) особенностью кинетики двухсекционных бустеров является отсутствие зависимости отношений ()()()<" и(() (2)g (1) (()()11) от подкритичности одной иэ секций.

Эта особенность кинетики позволяет с02ормулировать э4<ректную последовательность операций по определению стартового состояния двухсекционного бустера без проведения калибровочных измерений в одной из секций.

В результате этих операций допжно быть однозначно подобрано стартовое состояние бус,тера, при котором под

1105059 одинаковы, ради простоты рассмотрение будем вести только применительно к импу ьсному вспомогательному ис— точнику нейтронов) .

Для определенности предположим„ что калибровочные измерения проводятся только в секции 1., в ней же действует импульсный инициирующий источник нейтронов. причем число

0/ излучаемых им нейтронов равно Я ЙЯ)= о

=((1 О Я . В этом случае, в соответст— вии с (7) „(9), интегралы делений в секциях в рабочем импульсе можно представить выражениями: (), «-, . 7 =

41(а7(„Ь,— „ „ (13) o ..

0 21

2» 1 2 12кг1)

Из (13), (14) видно., ч го >1 1 и 2 зависят как оТ 6 7 1 так и QT ((kg т.e от положений обоих БРР., и в общем случае задача определения требуемого стартового состояния бустера является двухмерной. 1етрудно, Однако показать что использование за ви(имссти (, l 1) позволяет сВРОТН зт - з = дач.и к двум одномерным °

Изсключив из выражений (13),,14) и(>;.,-Ощью,8), (i i ), (1, »

;> >гчи>1 *

2 12 2 .!

I ° (и1 21 1

Из (15) получим

С учетом окончательных выражений (11, (15) — (77) способ определения стартового состояния двухсекциояного бустера должен содержать следующие этапы: воздействием срабатывания импульсно— го инициирующего источника нейтро-. нов создается импульс с заданными:.:нтегралами делений 1, 11 в секциях (вспомогатсльные источники нейтронов могут быть как стационарными, так и импульсными., однако, поскольку зависимости (1) — (б) и (7) — (12) „(2> г 12 (О2 1 кг1с71 (18) 1. С помощью вь.ражения (17) вы(исляют требуемое значение

2. Помещают вспомогательный источник нейтронов в 1 секцию и проводят к= ибровочные измерения интеграла делений в 1 секции >, при всех по(( ложениях БРР 2 секции.

3, Помещают вспомогательный источник нейтронов во 2 секцию и проводят калибровочные измерения интеграла делений в 1 секции при всех возможных положениях БРР 2 секции, БРР

1 секции на этапах 2,3 может находиться в любом строго неизменном поло>кении. От положения этого блока за(<> (2> висят уровни >,, J, поэтому на практике выбор егo должен определяться условиями обеспечения необходимой точности калибровочных измерений.

4 . Путем вычисления отнсг:ений (2) (.1 измеренных значений 3 ), в различных положениях БРР 2 секции одределяют такое положение БРР 2 секции, при котором это отношеня>е равно значению,,", вычисленному на этапе 1. и

"гто положение БРР 2 секции фиксируют и в дальнейшем не меняют.

При любых последую(их перемещениях БРР 1 секции величина j не изменяется. Зтс значит, что во всех дальнейших операциях, связанных с перемещением БРР 1 секции, двухсекцисняый бустер может рассматриваться как (>дн(>секционны:., и к нему могут применяться все известные спссобь;

oIiI>oäåëåíHÿ стартoBo(о состояния односекцио> ньгх реак -сpсв, При осуществлении этапов 1-4 трубуется значение отношения величин

8Q вспомогательных источников нейтрс(9

НоВ 6» j (5 ((или Отношения э(>фек тивнсстей нейтронов источника во

2 H 1 секциях, если в секции помещаMT ПО О- OP 2@(HO ОДИН И TOT ЖЕ ВСПОМО

1 ытел =11nlA источник нейтронов), а та ОКЕ (, > > г и Ксэфя>ИЦНЕНТОВ неи тронной связи между секциями 1

12 >

Заключительнь1е этапы последовательности операций по определению стартового состояния двухсекционного бустера формулируются. Следующим Об разом.

5. С помощью следующего из (76) выражения:

Составитель K.Êîñoóðîâ

Редактор С.Титова Техред 3.Палий Корректор И.Максимишинец

Заказ 1669/1 Тираж 408 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 .. ° 11050 вычисляют значение > .соответству(г) ющее заданному интегралу делений в рабочем импульсе

6. Помещают вспомогательный источник нейтронов во 2 секцию и проводят 5 калибровочные измерения интеграла делений в 1 секции » » при всех

Д) положениях БРР 1 секции.

7. По результатам измерений этапа

6 определяют положение БРР 1 секции, 10 при котором 3, равно вычисленному (21 на этапе 5 значению. Это положение

БРР 1 секции фиксируют.

При осуществлении заключительных этапов 5-7 требуется дополнительно 1$ значение отношения величин вспомогательного и инициирующего источников

s,/а,.

Указанные фиксированные положения

БРР обеих секций определяют искомое 20 стартовое состояние двухсекционного бустера, необходимое для получения импульса с заданными интегралами делений 1»,J в секциях. То, что при этом стартовом состоянии интеграл . делений за импульс во 2 секции равен заданному значению 3g следует непосредственно из этапов 5.,7 указанной последовательности операций, а то, что интеграл делений за им- 30 пульс в 1 секции равен заданному значению 1» — из этапов 1,4 и из того факта, что интеграл делений во

2 секции равен заданному значению 3< (см. выражения (15), (17).

Как видим в описываемом способе, калибровочные измерения во 2 секции не требуются, искомое стартовое состояние определяется на основании калибровочных измерений лишь 1 секции при помещаемои поочередно как в

1, так и во 2 секции, вспомогательном источнике нейтронов. В предложенном способе полностью сохранено основное положительное свойство прототипасведение двухмерной задачи п иска требуемого стартового состояния двухсекционного ядерного реактора,к двум одномерным эадачаи.

Описываемый способ применим также и к двухсекционному реактору, который в начальный момент может быть надкритичным и импульс в которои определяется не внешнии инициирующии источником нейтронов, а специ4мческим реакторным разгоном интенсивности делений и последующим ее спадом, обусловленным саиорегулированиеи импульсного реактора.

Условия осуществимости способа для двухсекционного реактора saключается в следующем:

1. Источник нейтронов отличен от нуля лишь в одной иэ секций.

2. БРР являютСя строго "индивидуальными" для каждой секции средствами регулирования реактивности.

Помимо выигрыша но времени, с помощью описываемого способа в соответствии с очевидными нреимуществамн линейной интерполяции в сравнении с двухмерной интерполяцией по поверхностной сетке достигается большая точность приближения к требуемому стартовому состоянию.