УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОСТИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2013 года по МПК G21C17/10 

Изобретение относится к технике реакторных измерений, а именно к устройствам для измерений реактивности реактора - реактиметрам.

Известен цифровой реактиметр, содержащий несколько детектирующих каналов, работающих как в импульсном, так и в токовом режиме; блок, задающий параметры запаздывающих нейтронов для различных версий групповых констант, а также блоки, предназначенные для регистрации измеряемого значения сигналов реактивности и представления их в форме, удобной для целей аварийной защиты и анализа вводимых реактивностей [Казанский Ю.А., Матвеенко И.П., Тютюнников П.Л., Шокодько А.Г., К учету пространственных эффектов при измерении реактивности методом обращенного решения уравнения кинетики. Атомная энергия, т.51, вып.6, декабрь 1981, с.387-389].

Недостатком известного устройства является то, что при измерении больших отрицательных реактивностей в активных зонах быстрых реакторов с существенным влиянием пространственных эффектов невозможно в режиме реального времени определить перекос нейтронного поля, что ведет к пространственной зависимости измеряемого значения реактивности, что особенно сильно проявляется при измерении на реакторах, имеющие большие геометрически размеры.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для измерения реактивности ядерного реактора, содержащее аналого-цифровой преобразователь с промежуточным преобразованием аналогового сигнала в частоту импульсов, на вход которого подан аналоговый сигнал, а цифровой выход соединен с вычислителем реактивности, где для повышения точности измерения введены блок деления и частотно-импульсный измеритель периода ядерного реактора, вход которого соединен с частотным выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход - с входом делителя блока деления, вход делимого которого соединен с цифровым выходом аналого-цифрового преобразователя, выход блока деления соединен со вторым входом вычислителя реактивности [Авторское свидетельство СССР №1,069,004 от 23.01.84 «Измеритель реактивности ядерного реактора»].

Недостатком известного устройства является относительно низкая точность измерения значений реактивности, обусловленная зависимостью от влияния пространственных эффектов.

Задачей изобретения является повышение точности измерения реактивности ядерного реактора путем введения дополнительных блоков, позволяющих в режиме реального времени вычислять значение реактивности с учетом изменения эффективности детекторов.

Технический результат заключается в повышении точности измерения реактивности ядерного реактора.

Для устранения указанного недостатка в устройстве для измерения реактивности ядерного реактора, содержащем последовательно соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь, частотно-импульсный измеритель, блок деления, промежуточный вычислитель реактивности, причем аналого-цифровой преобразователь соединен соответственно с блоком деления и промежуточным вычислителем реактивности, предлагается дополнительно снабдить устройство:

- последовательно соединенными задатчиком групповых параметров запаздывающих нейтронов, сумматором значений амплитуд для групп запаздывающих нейтронов, делителем счета детектора и сумм амплитуд, логарифматором, первым дифференциатором,

- последовательно соединенными блоком начала отсчета, детектором нейтронов,

- последовательно соединенными вторым дифференциатором, вычислителем поправочного слагаемого, вычислителем реактивности,

- блок начала отсчета соединить с промежуточным вычислителем реактивности и делителем счета детектора и сумм амплитуд,

- задатчик групповых параметров запаздывающих нейтронов соединить с промежуточным вычислителем реактивности,

- первый дифференциатор соединить с вычислителем поправочного слагаемого,

- промежуточный вычислитель реактивности соединить со вторым дифференциатором.

Принципиальная схема устройства представлена на фигуре 1, на которой приняты следующие обозначения: 1 - аналого-цифровой преобразователь, 2 - второй дифференциатор, 3 - вычислитель поправочного слагаемого, 4 - вычислитель реактивности, 5 - блок деления, 6 - делитель счета детектора и сумм амплитуд, 7 - детектор нейтронов, 8 - первый дифференциатор, 9 - задатчик групповых параметров запаздывающих нейтронов, 10 - логарифматор, 11 - блок начала отсчета, 12 - промежуточный вычислитель реактивности, 13 - сумматор значений амплитуд для групп запаздывающих нейтронов, 14 - частотно-импульсный измеритель периода реактора.

На фигуре 2 представлены результаты обработки данных. Макет данного устройства использовался при измерении реактивности на макете быстрого реактора.

Производилось вычисление реактивности для различнорасположенных детекторов в режиме реального времени (D1 R, D2 R). Для сравнения приведены данные реактиметра (D1 RES, D2 RES) с учетом пространственных эффектов, однако вычисление реактивности происходит уже по алгоритму неработающим в режиме реального времени.

Устройство для измерения реактивности ядерного реактора содержит последовательно соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь 1, предназначенный для преобразования аналогового сигнала в цифровой, частотно-импульсный измеритель 14, предназначенный для измерения частоты импульсов, блок деления 5, предназначенный для вычисления периода реактора, промежуточный вычислитель реактивности 12, предназначенный для вычисления реактивности по точечной модели, последовательно соединенные блоки задатчика групповых параметров запаздывающих нейтронов 9, предназначенного для введения групповых параметров запаздывающих нейтронов α_i, β_i различных баз констант нейтронных библиотек, сумматора значений амплитуд для групп запаздывающих нейтронов 13, предназначенного для суммирования введенных значений параметров запаздывающих нейтронов, делителя счета детектора и сумм амплитуд 6, логарифматора 10, предназначенного для вычисления натурального логарифма, первого дифференциатора 8, предназначенного для дифференцирования данных, полученных в логарифматоре, последовательно соединенные блоки начала отсчета 11, предназначенные для записи времени с момента начала отсчета времени, детектора нейтронов 7, предназначенного для получения данных с нейтронных детекторов, последовательно соединенные блоки: второго дифференциатора 2, предназначенного для вычисления изменения реактивности, полученной из уравнения точечной кинетики, вычислителя поправочного слагаемого 3, предназначенного для вычисления поправочного слагаемого, вычислителя реактивности 4, предназначенного для вычисления измеряемой реактивности с учетом влияния пространственных эффектов. Аналого-цифровой преобразователь 1 соединен соответственно с блоком деления 5 и промежуточным вычислителем реактивности 12. Блок начала отсчета 11 соответственно соединен с промежуточным вычислителем реактивности 12 и блоком делителя счета детектора и сумм амплитуд 6. Блок задатчика групповых параметров запаздывающих нейтронов 9 также соединен с промежуточным вычислителем реактивности 12. Первый дифференциатор 8 соединен с вычислителем поправочного слагаемого 3. Промежуточный вычислитель реактивности 12 соединен со вторым дифференциатором 2.

Сущность изобретения поясняется следующим образом. При скачкообразном законе изменения эффективности детектора абсолютную погрешность (Δρ) измерения реактивности, связанную с изменением эффективности детектирования (δω), в чем и проявляется влияние пространственных эффектов, можно определить следующим образом:

Поскольку при t>0 ρ₀ - величина постоянная и , то, продифференцировав (1) по t, получим второе уравнение в виде

Из (2) получим

Подстановка (3) в (1) даст нам простое соотношение для реактиметра, подавляющего влияние пространственного эффекта,

В уравнении (4) первое слагаемое - результат вычисления реактивности обычным («точечным») реактиметром, а второе - результат корректировки этого значения при ступенчатом изменении эффективности детектирования. Все величины, входящие в (4), определяются в рамках одного эксперимента. Таким образом, реализовав данный алгоритм в цифровом реактиметре, можно находить значение реактивности с учетом поправки на влияние изменения эффективности детекторов в режиме реального времени.

Устройство работает следующим образом.

После начала отсчета времени t₀ 11 счета каналов детекторов 7 поступают в аналого-цифровой преобразователь 1, затем в блок частотно-импульсного измерителя периода реактора 14, после чего в блок деления 5, затем поступают в промежуточный вычислитель реактивности 12, где происходит вычисление реактивности по точечной модели кинетики с использованием заложенных констант в задатчике групповых параметров запаздывающих нейтронов 9. Одновременно с этим происходит суммирование значений амплитуд в сумматоре значений амплитуд для групп запаздывающих нейтронов 13 для групповых параметров запаздывающих нейтронов, заданных в задатчике групповых параметров запаздывающих нейтронов 9. Далее делитель счета детектора и сумм амплитуд 6 производит деление счета детектора и суммы амплитуд, полученных с сумматора значений амплитуд для групп запаздывающих нейтронов 13 . Затем логарифматор 10 производит вычисление , после чего в первом дифференциаторе 8 производится дифференцирование . Параллельно этому во втором дифференциаторе 2 производится дифференцирование полученной реактивности в промежуточном вычислителе реактивности 12. После этого значения, полученные в первом дифференциаторе 8 и во втором дифференциаторе 2, поступают в вычислитель поправочного слагаемого 3 для вычисления поправочного слагаемого. После чего в вычислителе реактивности 4 происходит вычисление реактивности с учетом влияния пространственных эффектов.

Пример конкретного исполнения устройства

В данном устройстве для измерения реактивности ядерного реактора используются последовательно соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь (КПР-2), частотно-импульсный измеритель (БИ-1), блок деления, промежуточный вычислитель реактивности, реализованные в блоках стандарта КАМАК, с последовательно соединенными задатчиком групповых параметров запаздывающих нейтронов, сумматором значений амплитуд для групп запаздывающих нейтронов, делителем счета детектора и сумм амплитуд, логарифматором, первым дифференциатором, реализованные в блоках стандарта КАМАК, а также последовательно соединенными блоком начала отсчета, детектором нейтронов (КНК-56), и последовательно соединенными вторым дифференциатором, вычислителем поправочного слагаемого, вычислителем реактивности, реализованные в блоках стандарта КАМАК, причем блок начала отсчета соответственно соединен с промежуточным вычислителем реактивности и блоком делителя счета детектора и сумм амплитуд, задатчик групповых параметров запаздывающих нейтронов соединен с промежуточным вычислителем реактивности, первый дифференциатор соединен с вычислителем поправочного слагаемого, а промежуточный вычислитель реактивности соединен со вторым дифференциатором.

Изобретение относится к технике реакторных измерений, а именно к устройствам для измерений реактивности реактора - реактиметрам. Устройство содержит последовательно соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь (1), частотно-импульсный измеритель (14), блок деления (5), промежуточный вычислитель реактивности (12). При этом аналого-цифровой преобразователь (14) соединен соответственно с блоком деления (5) и промежуточным вычислителем реактивности (12), последовательно соединенными задатчиком групповых параметров запаздывающих нейтронов (9), сумматором значений амплитуд для групп запаздывающих нейтронов (13), делителем счета детектора и сумм амплитуд (6), логарифматором (10), первым дифференциатором (8), последовательно соединенными блоком начала отсчета (11), детектором нейтронов (7) и последовательно соединенными вторым дифференциатором (2), вычислителем поправочного слагаемого (3), вычислителем реактивности (4). Блок начала отсчета (11) соответственно соединен с промежуточным вычислителем реактивности (4) и блоком делителя счета детектора и сумм амплитуд (6), задатчик групповых параметров запаздывающих нейтронов (9) - с промежуточным вычислителем реактивности (4), первый дифференциатор (8) соединен с вычислителем поправочного слагаемого (3), а промежуточный вычислитель реактивности (12) соединен со вторым дифференциатором (2). Технический результат - повышение точности измерения реактивности ядерного реактора. 2 ил.

Устройство для измерения реактивности ядерного реактора, содержащее последовательно соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь, частотно-импульсный измеритель, блок деления, промежуточный вычислитель реактивности, причем аналого-цифровой преобразователь соединен соответственно с блоком деления и промежуточным вычислителем реактивности, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено последовательно соединенными задатчиком групповых параметров запаздывающих нейтронов, сумматором значений амплитуд для групп запаздывающих нейтронов, делителем счета детектора и сумм амплитуд, логарифматором, первым дифференциатором, а также последовательно соединенными блоком начала отсчета, детектором нейтронов и последовательно соединенными вторым дифференциатором, вычислителем поправочного слагаемого, вычислителем реактивности, причем блок начала отсчета соответственно соединен с промежуточным вычислителем реактивности и блоком делителя счета детектора и сумм амплитуд, задатчик групповых параметров запаздывающих нейтронов соединен с промежуточным вычислителем реактивности, первый дифференциатор соединен с вычислителем поправочного слагаемого, а промежуточный вычислитель реактивности соединен со вторым дифференциатором.