СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ПО ПОКАЗАНИЯМ НЕЙТРОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕАКТОРА ТИПА ВВЭР Российский патент 2012 года по МПК G21C17/00 

Описание патента на изобретение RU2451348C2

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к исследованиям тепловых режимов активных зон ядерных реакторов, например, при эксплуатации ядерного реактора типа ВВЭР (Водо-водяной энергетический реактор), систем внутриреакторного контроля, для обеспечения контроля за полем энерговыделения в реакторе типа ВВЭР.

Может быть использовано в атомной энергетике при расчете полей температур в тепловыделяющих сборках ТВЭЛ (Тепловыделяющий элемент).

Известно техническое решение по Авторскому свидетельству СССР N650429, G01N 25/00, 1976.

Известное решение включает использование модели сборки, набранной из реальных ТВЭЛ без тепловыделения или их макетов, и сменного макета с источником тепла, замещение сменным макетом последовательно каждого ТВЭЛ или его макета, а также измерение температурного поля сборки после каждого изменения тепловыделения, при этом сменный макет выполняют из материала с теплопроводностью, много меньшей теплопроводности теплоносителя, источник тепла выполняют точечным или линейным, устанавливают на поверхности сменного макета и перемещают его, затем заменяют сменный макет реальным ТВЭЛ и создают в нем тепловыделение, подобное реальному, изолируют его поверхность, кроме той ее части, где создают сток тепла, и изменяют положение этого стока, а по полученным данным судят об искомой величине.

Недостатками известного решения являются необходимость создания источников тепла большой мощности, повышенная погрешность в определении температур в случае, когда внутренняя структура ТВЭЛ имеет сильную неоднородность и в случае, когда резко меняется локальная плотность энерговыделения в ТВЭД, что всегда имеет место в реальных сборках ТВЭЛ. Для определения температур в этом случае линейный размер участка, на котором располагается поверхностный элементарный источник тепла, должен быть сравнительно небольшим.

Известно также техническое решение:

RU 2129312, МПК 6 G21C 17/00, G21C 17/H2,

Заявка: 96111551/25, 05.06.1996.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР ТВЭЛОВ ТОПЛИВНОЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Сущность: на модели сборки датчик температуры перемещают от источника вниз по потоку теплоносителя до границы зоны чувствительности датчика, измеряют это расстояние и для определения температурных воздействий на интервале за пределами зоны чувствительности датчика измеряют на границе зоны чувствительности осевые и поперечные расходы теплоносителя в ячейках разбиения межтвэльного канала и разность температур площадок разбиения поверхности макетов ТВЭЛ и температуры теплоносителя на входе в сборку. Для слоев, начиная с первого слоя, за пределами зоны чувствительности (i=n+1) определяют скорректированную разность температур площадок разбиения поверхности макетов ТВЭЛ и температуры теплоносителя на входе в сборку от действия источника, находящегося в слое i-n. Корректировка выполнена с использованием уравнения баланса.

Решая соответствующие системы уравнений для слоев, начиная со слоя i=n+1, находят искомые температуры ТВЭЛ.

Однако в известном решении также недостаточны точность определения температур в сборках ТВЭЛ с сильной неравномерностью структуры или с сильной неравномерностью плотности энерговыделения, а проводимые корректировки требуют дополнительных систематических поправок, в частности, для определения среднего линейного энерговыделения ТВЭЛ, окружающих ДПЗ (детекторы прямого заряда или нейтронно-чувствительные детекторы) и линейного энерговыделения ТВС (Тепловыделяющая сборка), в результате происходящих изменений параметров.

Указанное решение может рассматриваться в качестве прототипа к заявленному.

Решаемой технической задачей предлагаемого способа является повышение точности определения полей энерговыделений и температур в сборках ТВЭЛ с сильной

неравномерностью структуры иди с сильной неравномерностью плотности энерговыделения, за счет проведения предварительных систематических корректировок определения среднего линейного энерговыделения шести твэл, окружающих ДПЗ и линейного энерговыделения ТВС, в результате происходящих изменений параметров: конструктив (геометрия и состав) ДПЗ и ТВС, их взаимодействия и вариабельным изменением КПД (КПД - распределенная по радиусу эмиттера вероятность вылета электронов из эмиттера ДПЗ) при изменении мощности ТВС, плотности теплоносителя, концентрации бора в теплоносителе, положения ДПЗ по высоте ТВС, истории выгорания ТВС с поглощающими элементами и без них, что обеспечит достоверность сведений о распределении поля энерговыделения в активной зоне реактора, безопасность эксплуатации реакторной установки и, соответственно, будет способствовать улучшению экономических характеристик эксплуатации реактора.

Решение указанной технической задачи обеспечивается изложенной ниже совокупностью существенных признаков.

Способ определения энерговыделения в активной зоне по показаниям нейтронных детекторов в процессе эксплуатации реактора типа ВВЭР, характеризующийся тем, что на ЭВМ с помощью ПО формируют виртуальный образ сборки, набранной из реальных ТВЭЛ и ДПЗ с параметрами их различных состояний, а также выполнением нейтронно-физических расчетов для смоделированной и для реальной сборок, определением необходимых поправок для корректировки разности энергетических показателей,

причем

используют ПО, включающее метод Монте-Карло, проводят расчет КПД - распределенной по радиусу эмиттера вероятности вылета электронов из эмиттера ДПЗ по радиусу родиевой проволоки, возникающих при захвате эмиттером одного нейтрона, нейтронно-физические расчеты включают расчет активации не выгорающего эмиттера в ДПЗ и средней мощности шести ТВЭД, окружающих датчик, причем при формировании модели сборки измеряют, фиксируют и учитывают в расчетах параметры выгорания топлива, осуществляют аппроксимацию функции перехода от измеряемого тока ДПЗ к линейному энерговыделению по выгоранию каждого сорта ТВС и параметрам состояния активной зоны реактора для каждого типа ТВС, рассчитывают выгорание ДПЗ, как функцию от протекшего через ДПЗ измеряемого заряда,

- при этом

параметры состояния активной зоны реактора включают мощность ТВС, плотность теплоносителя, концентрацию бора в теплоносителе, положение ДПЗ по высоте ТВС, историю выгорания ТВС с поглощающими элементами и без них;

- для описания выгорания ДПЗ используют следующую зависимость показаний выгоревшего и свежего детекторов:

где Jn и J0 - показания выгоревшего и свежего детекторов, Y - протекший через него интегральный заряд,

ϕ(Y) - функция, характеризующая выгорание детектора, зависящая от диаметра и длины родиевой проволоки в ДПЗ и независящая от выгорания ТВС;

- выполняют на ЭВМ с помощью ПО расчеты линейного энерговыделения шести ТВЭЛ, окружающих ДПЗ и линейного энерговыделения ТВС, при этом линейное энерговыделение шести ТВЭЛ, окружающих ДПЗ, умножают на коэффициент, рассчитанный на ЭВМ с помощью дополнительного специального ПО;

- осуществляют визуализацию и сохранение данных о распределении поля энерговыделения, значениях интегральной мощности активной зоны реактора;

- при определении среднего линейного энерговыделения шести твэл, окружающих ДПЗ и линейного энерговыделения ТВС, измеряют и фиксируют для использования изменения параметров: конструктив (геометрия и состав) ДПЗ и ТВС, их взаимодействия, вариабельные изменения КПД при изменении мощности ТВС, плотности теплоносителя, концентрации бора в теплоносителе, изменения положения ДПЗ по высоте ТВС, истории выгорания (уменьшение массы) ТВС с поглощающими элементами и без них, при этом проводят предварительные систематические корректировки используемых в расчетах измеряемых параметров.

Уточнения к изложенному

Признаки:

«…проводят расчет

КПД - распределенной по радиусу эмиттера вероятности вылета электронов из эмиттера ДПЗ…»

следует понимать как:

«…проводят расчет

КПД - распределенной по радиусу эмиттера вероятности вылета (без возвращения) электронов из эмиттера ДПЗ…»;

признаки:

«…нейтронно-физические расчеты включают расчет активации не выгорающего эмиттера…»

следует понимать как:

«…нейтронно-физические расчеты включают расчет активации (скорости поглощения нейтронов в эмиттере) не выгорающего эмиттера…».

Описание сущности предложенного изобретения

Ядерный реактор, как объект контроля, характеризуется большим количеством разнообразных взаимосвязанных физических величин, причем часть из них является распределенными в пространстве (полевыми) величинами. Одной из наиболее сложных и в то же время важных задач является получение распределения поля энерговыделения в активной зоне реактора. Данная задача важна как для обеспечения безопасности эксплуатации реакторной установки, так и для улучшения экономических характеристик эксплуатации.

Для контроля за полем энерговыделения, в активной зоне реактора типа ВВЭР предусмотрены датчики, позволяющие измерять поле энерговыделения. Но ввиду ряда причин технического характера, количество датчиков ограничено и не позволяет в нужной степени контролировать поле энерговыделения в активной зоне.

Разработан способ интерполяции поля энерговыделения по пространству и экстраполяции по времени, позволяющий синтезировать поле энерговыделения без каких-либо предположений о гладкости синтезируемого поля и естественно увязать медленную эволюцию поля энерговыделения с быстрыми вариациями при изменении режима.

Для расчета поля энерговыделения предлагается использовать наряду с расчетными программами результаты непосредственного измерения с помощью датчиков системы внутриреакторного контроля.

Одним из важнейших свойств разработанного метода синтеза поля энерговыделения является его малая чувствительность к изменению объема входной информации. При отказе ряда датчиков разработанная методика позволяет продолжить расчет поля энерговыделения. При этом лишь возрастает погрешность соответствующих величин.

Разработанная методика ориентирована на решение задач контроля и учитывает статистическую природу контролируемых величин и процесса измерения. Методика объединяет расчетные методы и методы оценивания, опирающиеся на непосредственные измерения. Алгоритмы, заложенные в методику, имеют рекуррентный характер, что позволяет ее легко реализовать с помощью ЭВМ.

Также разработанная методика расчета поля энерговыделения отличается от имеющихся аналогов наличием механизма адаптации нейтронно-физических параметров, что позволяет учитывать изменение состояния активной зоны реактора во времени и компенсировать неинтерпретируемую погрешность.

Помимо распределения поля энерговыделения методика позволяет получать значение интегральной мощности активной зоны реактора типа ВВЭР.

Разработанный способ расчета поля энерговыделения используется в программе Хортица и программе Хортица-М.

Предлагаемый способ определения среднего линейного энерговыделения шести твэл, окружающих ДПЗ и линейного энерговыделения ТВС в местах размещения нейтронных детекторов в процессе эксплуатации реактора ВВЭР включает операции:

- проведения расчета вероятностей вылета (без возвращения) электронов из эмиттера ДПЗ по радиусу родиевой проволоки;

- выполнения нейтронно-физических расчетов активации не выгорающего родия в ДПЗ и средней мощности шести твэлов, окружающих датчик, в реальных спектрах каждой кассеты ВВЭР;

- аппроксимации функции перехода от тока ДПЗ к линейному энерговыделению по выгоранию ТВС и параметрам состояния активной зоны реактора для каждого типа ТВС;

- учета выгорания ДПЗ;

- выполнения расчетов линейного энерговыделения шести твэл, окружающих ДПЗ и линейного энерговыделения ТВС.

Предложенный способ отличается от известных возможностью наиболее достоверного определения среднего линейного энерговыделения шести твэл (тепловыделяющих элементов), окружающих ДПЗ (детекторы прямого заряда или нейтронно-чувствительные детекторы) и линейного энерговыделения ТВС (тепловыделяющая сборка, состоящая из твэл) в местах размещения ДПЗ в процессе эксплуатации реактора ВВЭР.

В процессе реализации предложенный способ заключается в том, что:

1) на ЭВМ с помощью ПО, использующего метод Монте-Карло, проводится расчет КПД - распределенной по радиусу эмиттера вероятности вылета (без возвращения) электрона из эмиттера ДПЗ, возникающего при захвате эмиттером одного нейтрона, входными данными является геометрический и материальный состав ДПЗ;

2) на ЭВМ с помощью ПО, использующего обычные (детерминистские) методы или метод Монте-Карло, выполняется нейтронно-физический расчет активации (скорости поглощения нейтронов в эмиттере) не выгорающего эмиттера в ДПЗ и средней мощности шести твэлов, окружающих датчик; учитывается выгорание топлива, набор различных состояний (отличающихся мощностью ТВС, плотностью теплоносителя, концентрацией бора в теплоносителе, положением ДПЗ по высоте ТВС, историей выгорания ТВС с поглощающими элементами и без них) и реальные нейтронные спектры каждой ТВС ВВЭР; входными данными является геометрический и материальный состав ДПЗ и каждого сорта ТВС;

3) на ЭВМ с помощью ПО осуществляются аппроксимации функции перехода от тока ДПЗ к линейному энерговыделению по выгоранию каждого типа ТВС и параметрам состояния активной зоны реактора; входными данными является набор состояний каждого типа ТВС, отличающихся мощностью ТВС, плотностью теплоносителя, концентрацией бора в теплоносителе, положением ДПЗ по высоте ТВС, историей выгорания ТВС с поглощающими элементами и без них;

4) по формуле учитывается выгорание ДПЗ;

5) на ЭВМ с помощью ПО выполняется расчет линейного энерговыделения шести твэл, окружающих ДПЗ и линейного энерговыделения ТВС (линейное энерговыделение шести твэл, окружающих ДПЗ, умножается на коэффициент, рассчитанный на ЭВМ с помощью специального ПО).

В обеспечение реализации предложения, в частности, для перехода от показаний тока родиевого ДПЗ (детектор прямой зарядки) к среднему линейному энерговыделению шести ближайших к датчику твэлов для каждой ТВС подготавливаются коэффициенты чувствительности (переходная функция). Следует отметить, что в отличие от других систем внутриреакторного контроля эти функции перехода от тока к линейному энерговыделению не перекалибровываются в процессе эксплуатации.

Расчет коэффициентов чувствительности в кассетах ВВЭР разбивается на четыре независимых этапа:

1) расчет электронно-фотонного каскада ДПЗ, т.е. тока детектора на одно поглощение в каждой выбранной цилиндрической зоне родия (не зависящего от типа кассеты и выгорания родия),

2) нейтронно-физический расчет активации не выгорающего родия в ДПЗ в реальных спектрах каждой кассеты ВВЭР,

3) аппроксимации функции перехода от тока ДПЗ к линейному энерговыделению по выгоранию ТВС и параметрам состояния активной зоны реактора,

4) учет выгорания ДПЗ;

5) расчет линейного энерговыделения ТВС.

Краткое содержание этапов

1) Родиевая проволока в ДПЗ разбивается на 10 равнообъемных зон, выполняется:

- расчет вероятностей вылета электронов из различных слоев родиевого эмиттера;

- расчет вероятностей вылета электронов из различных слоев родиевого эмиттера из-за взаимодействия гамма-квантов, возникающих в процессе захвата нейтронов в родии с электронами вещества ДПЗ.

Результатом расчетов является массив вероятностей вылета Ptot(11) - распределение плотности вероятности вылета бета-частиц, образованных как при бета-распаде активированных ядер родия, так и в результате комптоновского рассеяния и фотоэлектрического поглощения радиационных гамма-квантов, испускаемых мгновенно при радиационном захвате родием. Другими словами, при поглощении на границе зоны i одного нейтрона, ДПЗ дает ток ePtot(i), где e - заряд электрона.

В связи с тем, что палладий, образующийся при выгорании родия, практически не отличается от родия по свойствам взаимодействия с бета-частицами, распределение вероятности вылета электронов из эмиттера детектора рассчитывается заранее по специальным программам методом Монте-Карло. Следует повторить расчет только в случае изменения геометрии и материала ДПЗ.

2) Распределение скоростей захвата в проволоке рассчитывается в 10 цилиндрических слоях, имеющих одинаковый объем. Основной ядерной реакцией в ДПЗ с родиевым эмиттером является реакция радиационного захвата нейтрона ядром 103Rh. Распределение скорости радиационного захвата по радиусу родиевой проволоки является неравномерным из-за пространственно-энергетической блокировки нейтронов. Это приводит к тому, что даже при кажущейся тонкости проволоки (диаметр порядка 0,5 мм) при моделировании ядерных процессов в ДПЗ родиевую проволоку необходимо разбивать на большое число зон. Родиевая проволока разбивается на десять равнообъемных зон.

Нейтронно-физический расчет активации родия в ДПЗ и средней мощности шести окружающих его твэл выполняет спектральная программа для стационарного состояния ТВС. Программа выполняет 2-мерный расчет поперечного сечения ТВС в 48 энергетических группах. Используется метод вероятностей прохождения. При этом в надтепловой области (группы 1-24, область энергий E>0,625 эВ) групповые константы подготавливаются в предварительном многоточечном (от 3000 до 5000 точек разбиения) расчете надтепловой области, что позволяет учитывать пространственно-энергетическую блокировку нейтронов практически без приближений. Программа проводит многозонный расчет изменения нуклидного состава в каждом твэле и каждом поглощающем стержне ТВС, в том числе и в стержне с Rh.

По этой нейтронно-физической программе определяется соотношение между средней мощностью соседних твэлов и показанием детектора. Рассчитывается по указанной программе средняя мощность этих твэлов и одновременно распределение скорости поглощения нейтронов по радиусу эмиттера . Проводится серия предварительных расчетов выгораний кассет с вариациями плотности и температуры теплоносителя, мощности кассеты, концентрации бора в теплоносителе, с разной историей нахождения в кассете кластеров и выгорающих поглотителей.

3) Полный ток, образованный в эмиттере детектора, рассчитывается по формуле

где Ptot(r) - распределение плотности вероятности вылета бета-частиц, образованных как при бета-распаде активированных ядер родия, так и в результате комптоновского рассеяния и фото-электрического поглощения радиационных гамма-квантов, испускаемых мгновенно при радиационном захвате родием.

Переходная функция равна отношению средней мощности твэлов, окружающих детектор, к току, образованному в эмиттере детектора рассчитывается по формуле

S=q/J [МВт/мкА]

Переходная функция S, зависящая от спектра нейтронов в родии и в соседних твэлах, распределения ядерной плотности родия и топливных таблеток по радиусу, их температур, представляется в виде функции с коэффициентами, полученными в результате аппроксимации этой функцией набора значений переходной функции при различных параметрах ТВС и среды. Переходная функция, обеспечивающая незанижение локальных мощностей в наиболее напряженных ТВС, для реактора ВВЭР-1000 представляется в виде

где P1, …, P17 - коэффициенты аппроксимации, рассчитанные на ЭВМ с помощью специального ПО;

W - текущее выгорание топлива;

Wp - выгорание топлива при введенном поглотителе (ОР СУЗ);

G, Go - текущая и опорная плотности воды;

С, Со - текущая и опорная концентрации естественного бора в воде;

Q, Qo - текущая и опорная удельная мощность;

N - номер детектора по высоте сборки,

W0 - доля детектора, не перекрытая поглотителем (ОР СУЗ),

WB - доля детектора, перекрытая частью ОР СУЗ;

Kc - коэффициент нагрузки твэлов, окружающих трубку с детектором, в ТВС без учета погружения ОР СУЗ;

KcB - коэффициент нагрузки твэлов, окружающих трубку с детектором, в ТВС, с учетом погружения борной (или диспрозиевой) части ОР СУЗ.

Kc и KcB (коэффициенты нагрузки твэлов, окружающих ДПЗ) рассчитываются с помощью мелкосеточной диффузионной программы.

4) Выгорание детектора с хорошей точностью представляется в зависимости от одного аргумента: интеграла тока детектора по времени

Для описания выгорания детектора используется следующая экспериментальная, подтвержденная расчетом, зависимость показаний выгоревшего и свежего детекторов

где Jn и J0 - показания выгоревшего и свежего детекторов,

ϕ(Y) - функция, характеризующая выгорание детектора, зависящая от диаметра и длины родиевой проволоки в ДПЗ и независящая от выгорания ТВС.

5) Линейная мощность ТВС в местах расположения ДПЗ определяется по формуле

где Q - линейная мощность ТВС;

S - переходная функция от тока, образованного в эмиттере детектора, к средней мощности шести твэлов, окружающих детектор;

М - количество твэлов в ТВС;

ϕ(Y) - функция, характеризующая выгорание детектора;

Y - интеграл тока эмиттера по времени работы детектора;

Jn - ток эмиттера детектора (с исключенной аппаратным способом фоновой составляющей линии связи),

Kad - адаптационный коэффициент,

KA - доля активационной (запаздывающей) составляющей в токе ДПЗ;

L - длина эмиттера.

Таким образом, при определении среднего линейного энерговыделения шести твэл, окружающих ДПЗ и линейного энерговыделения ТВС, в результате изменения параметров: конструктив (геометрия и состав) ДПЗ и ТВС, их взаимодействия и вариабельным изменением КПД при изменении мощности ТВС, плотности теплоносителя, концентрации бора в теплоносителе, положения ДПЗ по высоте ТВС истории выгорания ТВС с поглощающими элементами и без них, требуется проведение предварительных систематических корректировок, что обеспечит достоверность сведений о распределении поля энерговыделения в активной зоне реактора, безопасность эксплуатации реакторной установки и, соответственно, будет способствовать улучшению экономических характеристик эксплуатации реактора.

Похожие патенты RU2451348C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ТОПЛИВА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 1992
  • Соколов Александр Петрович
RU2068205C1
СПОСОБ И КАНАЛ ОБНАРУЖЕНИЯ КИПЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ РЕАКТОРА ВВЭР 2010
  • Семченков Юрий Михайлович
  • Мильто Владимир Александрович
  • Шумский Борис Евгеньевич
RU2437176C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА ВВЭР ПО ЛОКАЛЬНЫМ ПАРАМЕТРАМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОКАЗАНИЙ ВНУТРИРЕАКТОРНЫХ НЕЙТРОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ 2010
  • Калинушкин Андрей Евгеньевич
  • Ковель Александр Иванович
  • Мильто Надежда Валерьевна
  • Митин Валентин Иванович
  • Сахарова Татьяна Сергеевна
  • Христофорова Валентина Юрьевна
RU2438198C1
АКТИВНАЯ ЗОНА ВОДОВОДЯНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА 1997
  • Алексеев П.Н.
  • Горохов В.Ф.
  • Доронин А.С.
  • Духовенский А.С.
  • Журбенко А.В.
  • Лунин Г.Л.
  • Прошкин А.А.
  • Панюшкин А.К.
  • Межуев В.А.
  • Потоскаев Г.Г.
  • Курсков В.С.
  • Бек Е.Г.
  • Иванов А.В.
  • Федоров В.Г.
  • Васильченко И.Н.
  • Демин Е.Д.
RU2126999C1
АКТИВНАЯ ЗОНА ВОДО-ВОДЯНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА 2002
  • Потоскаев Г.Г.
  • Курсков В.С.
  • Иванов А.В.
  • Бек Е.Г.
  • Доронин А.С.
  • Чибиняев А.В.
  • Драгунов Ю.Г.
  • Васильченко И.Н.
  • Межуев В.А.
  • Лавренюк П.И.
  • Чапаев И.Г.
  • Ядрышников М.В.
  • Рожков В.В.
  • Енин А.А.
RU2241262C2
РЕГУЛИРУЮЩАЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СБОРКА ВОДО-ВОДЯНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА 2002
  • Железняк В.М.
  • Панюшкин А.К.
  • Гамыгин Ю.Л.
  • Доронин А.С.
  • Седов А.А.
  • Межуев В.А.
  • Лавренюк П.И.
  • Васильченко И.Н.
  • Бек Е.Г.
  • Лушин В.Б.
  • Сиников Ю.Г.
  • Абиралов Н.К.
  • Александров А.Б.
  • Афанасьев В.Л.
RU2236712C2
Модульный ядерный реактор на быстрых нейтронах малой мощности с жидкометаллическим теплоносителем и активная зона реактора (варианты) 2019
  • Котов Ярослав Александрович
  • Алексеев Павел Николаевич
  • Гришанин Евгений Иванович
  • Шимкевич Александр Львович
RU2699229C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА ВВЭР ПО ПРЕВЫШЕНИЮ МОЩНОСТИ И СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ МОЩНОСТИ РЕАКТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОКАЗАНИЙ ФОНОВЫХ ВНУТРИРЕАКТОРНЫХ ДЕТЕКТОРОВ 2011
  • Мусихин Александр Михайлович
  • Курченков Александр Юрьевич
RU2458415C1
АКТИВНАЯ ЗОНА ВОДО-ВОДЯНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА 1997
  • Алексеев П.Н.
  • Горохов В.Ф.
  • Доронин А.С.
  • Духовенский А.С.
  • Лунин Г.Л.
  • Прошкин А.А.
  • Панюшкин А.К.
  • Межуев В.А.
  • Потоскаев Г.Г.
  • Курсков В.С.
  • Бек Е.Г.
  • Шестернин В.А.
  • Федоров В.Г.
  • Васильченко И.Н.
  • Кобелев С.Н.
  • Вьялицын В.В.
RU2126180C1
АКТИВНАЯ ЗОНА ВОДО-ВОДЯНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА 2002
  • Потоскаев Г.Г.
  • Курсков В.С.
  • Иванов А.В.
  • Бек Е.Г.
  • Доронин А.С.
  • Духовенский А.С.
  • Драгунов Ю.Г.
  • Васильченко И.Н.
  • Межуев В.А.
  • Лавренюк П.И.
  • Сиников Ю.Г.
  • Афанасьев В.Л.
  • Кушманов А.И.
  • Ядрышников М.В.
RU2248629C2

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ПО ПОКАЗАНИЯМ НЕЙТРОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕАКТОРА ТИПА ВВЭР

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к исследованиям тепловых режимов активной зоны и осуществлению контроля за полем энерговыделения в реакторе типа ВВЭР. Способ определения энергетических показателей топливной сборки ядерного реактора включает создание компьютерной модели сборки, набранной из реальных ТВЭЛ с параметрами их различных состояний, выполнение нейтронно-физических расчетов для смоделированной и для реальной сборок, определение необходимых поправок для корректировки разности энергетических показателей. При этом с помощью метода Монте-Карло проводят расчет КПД - распределенной по радиусу эмиттера вероятности вылета (без возвращения) электронов из эмиттера детектора прямого заряда, возникающих при захвате эмиттером одного нейтрона. Нейтронно-физические расчеты включают расчет активации не выгорающего родия (эмиттера) в детекторе и средней мощности шести тепловыделяющих элементов, окружающих датчик. Осуществляют аппроксимацию функции перехода от тока детектора к линейному энерговыделению по выгоранию каждого сорта тепловыделяющей сборки и параметрам состояния активной зоны реактора, выполняют расчет линейного энерговыделения шести тепловыделяющих элементов, окружающих детектор и линейного энерговыделения сборки. Изобретение направлено на повышение точности определения полей энерговыделения и температур в тепловыделяющих сборках. 5 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 451 348 C2

1. Способ определения энерговыделения в активной зоне по показаниям нейтронных детекторов в процессе эксплуатации реактора типа ВВЭР, характеризующийся тем, что на ЭВМ с помощью ПО (программного обеспечения) формируют виртуальный образ сборки, набранной из реальных ТВЭЛ (тепловыделяющих элементов) и ДПЗ (детекторов прямого заряда или нейтронно-чувствительных детекторов) с параметрами их различных состояний, а также выполнением нейтронно-физических расчетов для смоделированной и для реальной сборок, определением необходимых поправок для корректировки разности энергетических показателей, отличающийся тем, что используют ПО, включающее метод Монте-Карло, проводят расчет КПД - распределенной по радиусу эмиттера вероятности вылета электронов из эмиттера ДПЗ по радиусу родиевой проволоки, возникающих при захвате эмиттером одного нейтрона, нейтронно-физические расчеты включают расчет активации невыгорающего эмиттера в ДПЗ и средней мощности шести ТВЭЛ, окружающих датчик, причем при формировании модели сборки измеряют, фиксируют и учитывают в расчетах параметры выгорания топлива, осуществляют аппроксимацию функции перехода от измеряемого тока ДПЗ к линейному энерговыделению по выгоранию каждого сорта ТВС (тепловыделяющей сборки) и параметрам состояния активной зоны реактора для каждого типа ТВС, рассчитывают выгорание ДПЗ как функцию от протекшего через ДПЗ измеряемого заряда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметры состояния активной зоны реактора включают мощность ТВС, плотность теплоносителя, концентрацию бора в теплоносителе, положение ДПЗ по высоте ТВС, историю выгорания ТВС с поглощающими элементами и без них.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для описания выгорания ДПЗ используют следующую зависимость показаний выгоревшего и свежего детекторов:
,
где Jn и J0 - показания выгоревшего и свежего детекторов,
Y - протекший через него интегральный заряд.
ϕ(Y) - функция, характеризующая выгорание детектора, зависящая от диаметра и длины родиевой проволоки в ДПЗ и не зависящая от выгорания ТВС.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выполняют на ЭВМ с помощью ПО расчеты линейного энерговыделения шести ТВЭЛ, окружающих ДПЗ, и линейного энерговыделения ТВС, при этом линейное энерговыделение шести ТВЭЛ, окружающих ДПЗ, умножают на коэффициент, рассчитанный на ЭВМ с помощью дополнительного специального ПО.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что осуществляют визуализацию и сохранение данных о распределении поля энерговыделения, значениях интегральной мощности активной зоны реактора.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что при определении среднего линейного энерговыделения шести ТВЭЛ, окружающих ДПЗ, и линейного энерговыделения ТВС измеряют и фиксируют для использования изменения параметров: конструктив (геометрия и состав) ДПЗ и ТВС, их взаимодействия, вариабельные изменения КПД при изменении мощности ТВС, плотности теплоносителя, концентрации бора в теплоносителе, изменения положения ДПЗ по высоте ТВС, истории выгорания (уменьшения массы) ТВС с поглощающими элементами и без них, при этом проводят предварительные систематические корректировки используемых в расчетах измеряемых параметров.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2451348C2

Калинушкин А.Е
Контроль и диагностика реакторов ВВЭР большой мощности // III межд
конф
"АЭС: проектирование, строительство, эксплуатация"
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Цимбаев С.А
и др
Способ обогащения руд 1915
  • Э.Г. Неттер
SU440A1
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ МИКРОМЕТРЕННОГО ПЕРЕДВИЖЕНИЯ 1925
  • Силич В.В.
SU3486A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР ТВЭЛОВ ТОПЛИВНОЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 1996
  • Гольба В.С.
  • Иваненко И.Ю.
RU2129312C1

RU 2 451 348 C2

Авторы

Курченков Александр Юрьевич

Калинушкин Андрей Евгеньевич

Митин Валентин Иванович

Даты

2012-05-20Публикация

2010-07-20Подача