Способ контроля нейтронной нестационарности активной зоны ядерного реактора и устройство для его осуществления

 

Область использования: ядерное приспособление . Сущность изобретения: для повышения безопасности эксплуатации реактора за счет контроля за отклонением динамической доли запаздывающих нейтро нов от его стационарного значения определяют среднеинтегральное значение плотности потока нейтронов по высоте этой группы и отношение суммарного сигнала этих произведений к текущему значению плотности потока нейтронов. С помощью интегратора, блоков умножения, суммирования и деления определяют динамическую долю запаздывающих нейтронов как величину , первоначально сигнализирующую о нейтронной нестационарности ядерного реактора . Контроль отклонения динамической доли запаздывающих нейтронов от эффективной доля запаздывающих нейтронов данного реактора повышает ядерную безопасность эксплуатации реактора

,)К, >,, iif 1(yips

1 (if fI1 11È! 1 1 If С!.I1Х

1 1 i I!Uf 1 IК (ч)с G 21 Г 17/ОР

ГОСУДАРСТВг 111 lf.iF 11h, гг11гнОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4950889/25 (22) 23,04,91 (46) 07.04,93. Бюл. ¹ 13 (72), С. А. Придатко, В. А, Придатко, Б. А, Мельников и В. Г. Якунин (56) ПБЯ РУ АС-89.— Атомная энергия, т. 69, вып. 6, 1990, с. 409 — 422, Заявкая Японии №64 — 2234, G 21 С

17/00, 1980. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НЕЙТРОННОЙ

НЕСТАЦИОНАРНОСТИ АКТИВНОЙ ЗОНЫ

ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Область использования: ядерное приспособление. Сущность изобретения; для повышения безопасности эксплуатации реактора за счет контроля за отклонением диИзобретение относится к ядерному приспособлению, а именно к способам контроля состояния активной зоны реактора, Преимущественная область использования — для исследовательских и транспортных ядерных реакторов с частыми изменениями мощности.

Цель изобретения — повышение безопасности эксплуатации реактора, для чего определяют отклонение динамической доли запаздывающих нейтронов от его стационарного значения, Указанная цель достигается тем, что по способу, состоящему в том, что измеряют плотность потока нейтронов, вычисляют сигналы. пропорциональные плотности потока групп запаздывающих нейтронов, определяютотношение плотности потока запаздывающих нейтронов к текущему значению

5U«1807526 Л1 намической доли запаздывающих нейтро нов от его стационарного значения определяют среднеинтегральное значение плотности потока нейтронов по высоте этой группы и отношение суммарного сигнала этих произведений к текущему значению плотности потока нейтронов. С помощью интегратора, блоков умножения, суммирования и деления определяют динамическую долю запаздывающих нейтронов как величину, первоначально сигнализирующую о нейтронной нестационарности ядерного реактора. Контроль отклонения динамической доли запаздывающих нейтронов от эффективной доли запаздывающих нейтронов данного реактора повышает ядерную безопасность эксплуатации реактора. плотности потока нейтронов, ионизационными камерами измеряют плотности потока нейтронов на нескольких ярусах по высоте активной зоны, определяют интегральное значение потока нейтронов и произведения плотности потока запаздывающих нейтронов i-й группы на долю ядер-предшественников запаздывающих нейтронов 1-й группы соответственно, суммарное значение произведенйй. отнесенное к текущему значению плотности потока нейтронов, сравнивают с эффективной долей запаздывающих нейтронов.

Изобретение поясняется чертежом, где обозначены: 1-датчики плотности нейтронного потока; 2 -- интегратор; 3 — второй делитель: 41 - вычислители плотности потока запаздывающих нейтронов I-й группы: 5умножители; б — сумматор: 7 — первый дели тель; 8 -- компаратор.!

1 а !

00 C)

1Ц ,ЬЗ о

i

1807526

vi.rðoéñTâî работает следующим образом. Сигнал оТ ионизационных камер 1 интегрируется по высоте в интеграторе 2 и делится на высоту активной зоны во втором делителе 3. Сигнал после блока 3 n(t) пропорционален нейтронной мощности реактора, он учитывает распределение нейтронов по высоте активной зоны и не меняется для одинаковых уровней мощности в процессе кампании реактора:

j n(x)dx

n(t) = - — Я вЂ”.

15 где Н вЂ” высота активной зоны; х — протяженная координата.

Этот усредненный сигнал поступает параллельно на вычислители плотности потока групп запаздывающих нейтронов 4i, сигналы которых умножаются в блоках 5 на доле запазды вающих нейтронов своей группы и суммируется в блоке 6. Суммарный сигнал делится в блоке 7 на сигнал, пропорциональный плотности нейтронного потока от блока 3 и сравнивается с суммарной долей запаздывающих нейтронов

ГП

Аф= ХР

1=1 (2) где m = 6 как наиболее точно установленное распределение ядер-излучателей за- 35 паздывающих нейтронов по группам для горючего Ц-235.

Таким образом, сигнал после блока 7 по существу представляет собой динамическую долю запаздывающих нейтронов 40 (3) 55

43 =Рдин -Рэф (4) Зная ДВ, оператор может судить о характере нестационарного нейтронного процесса в реакторе.

45 .где t ai — время запаздывания, равное времени жизни ядер-предшественников запаздывающих нейтронов своей группы, величина постоянная и известная для данного состава горючего активной зоны и принятого рас- 50 пределения запаздывающих нейтронов по группам, Сигнал фд« сравнивается с Рэф, которое соответствует фд«в статике:

ТехническЗЯ реализация заявленного способа и усгроиствэ не представляет трудностей. так.как Вср. элементы схемы известны в аналоговой и дискретнои 1ехнике, Вычислители плотности потока I-x r pynn запаздывающих нейтронов практически выполняются как блоки запаздывания с разными постоянными запаздывания т. соответствующими данной группе.

Интегратор по пространственной координате и делитель нэ высоту активной зоны технически при расположении датчиков на одинаковых расстояниях между ярусами могут быть выполнены как сумматор сигналов датчиков и делитель на число датчиков.

Величины Ьь P и ф, как отмечалось выше, являются постоянными, Например, для деления U-235 тепловыми нейтронами среднее .время жизни т и доля выхода ядер-предшественников запаздывающих нейтронов Pi по группам распределяется следующим образом (Шульц M. Регулирование энергетических ядерных реакторов.—

М.: ИИЛ, 1957, с. 30), ta> = 0,071 с, P< =

=0,00025; тз = 0,62 с, pz = 0,00084; тзз = 2,19 с,рз

= 0,0024; тз4 = 6,5 с, p4 = 0,0021; t35= 31,7 с, j3s = 0,0017; tee = 80,2 с, 3s = 0,00026, Суммарная доля запаздывающих нейтронов в этом случае Дф = 0,0075, При другом ядерном горючем и делении тепловыми нейтронами, например, для

Ри-239рэф =0,0036, для U-233рэф = 0,0025, Для реакторов на промежуточных йейтронах с горючим U-235 фэф =0,0085.

Таким образом, блок задания суммарной зоны запаздывающих нейтронов Р>ф с целью расширения функциональных воз. можностей устройства (для различных типов реакторов) предлагаем выполнить при аналоговой технологии в виде потенциометра с плавным заданием требуемой величины

Рф в пределах от 0,00200 до 0,00900.

Блоки запаздывания 4! имеют необходимые пределы изменения постоянной запаздывания t>i, а умножители 5 — коэффициента Pi.

Сходными признаками, по сравнению с известными способами, являются измерение плотности нейтронного потока, вычисление сигналов, пропорциональных плотности потока запаздывающих нейтронов, и определение отношения плотности потока запаздывающих нейтронов к текущему значению плотности потока нейтронов, Отличительными признаками являются определение среднеинтегрального значения плотности потока нейтронов по высоте активной зоны, произведения плотности п 18075? 6

1ока запаздывактщих нейтронов i-й группы на долю ядер-предшественников запаэдывающих нейтронов i-й группы соответственно, динамической доли запаздывэющих нейтронов и ed отклонения от эффективной 5 доли запаздывающих нейтронов в качестве контрольного сигнала нейтронной нестационарности активной зоны ядерного реактора.

Сходными признаками, по сравнению с 10 известными устойствами, являются использование сигналов плотности потока эапээдывающих нейтронов и применение в схеме вычислительных блоков суммирования и деления. 15

Отличительными признаками являются введение интегратора и второго делителя, которые за счет расположения датчиков плотности нейтронного потока на нескольких ярусах по высоте за пределами активной зоны реак- 20 тора дают усредненное значение текущей плотности нейтронного потока и не иска>кают последний, а также введение умножителей, которые дают произведения плотности потока групп запаэдывающих нейтронов на долю 25 запаздывающих нейтронов своей группы, и компаратора, При этом схема соединений, показанная на фиг, 1, позволяет получить величину динамической доли запаэдываю-. щих нейтронов, отклонение которой от ее 30 статического значения, как сигнал нейтронной нестационарности активной зоны, не используется в известных технических решениях, обладая в то же время новыми существенными качествами, повышающими 35 безопасность эксплуатации реактора.

Расчеты показывают, что при установившемся переходном процессе увеличения мощности реактора отклонение динамической доли запаздывающих нейтронов от его 40 статического значения отрицательно, а при установившемся процессе снижения мощности — положительно. Изменение реактивности, производимое оператором при переходных нейтронных процессах с контро- 45 лем динамической доли запаздывающих нейтронов. повышает ядерную безопасность реактора. Кроме того, отклонение динамической доли запаздывающих нейтронов при отсутствии управляющих воздействий с пульта 50 оператора служит сигналом нейтронной нестационарности активной зоны реактора.

Целесообразность предложенного способа и устройства определяется наличием у оператора дополнительного сигнала контро- 55 ля нейтронной нестационарности активной зоны, причем такого, который первоначально определяет ядерную безопасность реактора и особенно необлrigllais!1i>v г«п ° г н.i процессах, когда пол<> кнтел :нля и дгти нос ь уже была введена раньше

Формула изобретения

1. Способ контроля нейтронной нестационарности активной зоны ядерного реактора. состоящий в том, что измеряют плотность нейтронного потока ионизационными камерами, вычисляют сигналы, пропорциональные плотности потока групп эапаэдывающих нейтронов, определяют отношение плотности потока запаздывающих нейтронов к текущему значению плотности потока нейтронов, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности эксплуатации реактора, определяют отклонение динамической доли запаэдывающих нейтронов от его стационарного значения, для чего измеряют плотности потока нейтронов на нескольких ярусах по высоте активной зоны, определяют интегральное значение плотности потока нейтронов и произведения плотности потока запэздывающих нейтронов i-й группы на долю ядер-предшественников эапаздывающих нейтронов i-й группы соответстве>,но, при этом суммарное значение произведений, отнесенное к текущему значению плотности потока нейтронов, сравнивают с эффективной долей запаздывающих нейтронов.

2. Устройство для контроля нейтронной нестационарности активной зоны ядерного реактора, содержащее первый — i-й датчики плотности потока запаздывающих нейтронов и сумматор, выход которого подключен к первому входу первого делителя, о т л ич а ю щ е е с я тем. что. с целью расширения функциональных возможностей путем контроля за динамической долей запаздывающих нейтронов, определяющей нейтронную нестационэрность активной зоны, в него введены интегратор, второй делитель, умножители и компаратор, при этом первый — I-й датчики плотности потока нейтронов, расположенные нэ нескольких ярусах по высоте активной зоны, соединены соответственно с первым — i-м входами интегратора, выход которого через второй делитель соединен с входами первого — i-го вычислителя плотности потока запаздывающих нейтронов, выходы которых соответственно через первый — I-й умножитель подключены к первому — i-му входам сумматора, причем выход второго делителя соединен с вторым входом первого делителя, выход которого подключен к первому входу компарэтора, второй вход которого связан с выходом блока задания суммарной доли запаздывающих нейтронов, а выход компаратора является выходом устройства.

1807576

Составитель С. Придатко

Техред М.Моргентал Корректор A. Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина 101

Заказ 1383 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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