Способ определения стартового состояния двухсекционного ядерного реактора Советский патент 1985 года по МПК G21C7/34 

ел

О Сл СО Изобретение относится к технике импульсных реакторов и бустепов, широко применяемых в качестве мощных источников нейтронного и V -изл чений, а более конкретно - к технике управления реакторными устройств ми. Известен способ определения стар тового состояния двухсекционного ядерного реактора, необходимый для получения импульса с заданными интегралами делений в секциях; заключается он в том, что помещают вспомогательный источник нейтронов в первую секцию, фиксируют положение одного из БРР и проводят калибровочные измерения интенсивностей или интегралов делений в секциях при всех возможных положениях другого БРР, потом меняют положение первого БРР и повторяют процедуру к либровочных измерений Л . Операции повторяют до тех пор, пока не переберут все положения первого блока. На основании данных калибровочных измерений строят систему графиков. По графикам путем двухмер ной интерполяции определяют положения БРР, соответствующее заданным интегралa делений в секциях. Наиболее близким по технической сущности к описываемому является способ определения стартового состо яния двухсекционного ядерного реакт ра, заключающийся в том, что в одну из помещают вспомогательный источник нейтронов, изменяют по ложение блоков регулирования реактивности, измеряют интенсивности или интегралы делений в секциях и фиксируют один из блоков в положении, соответствующем заданному отно шению интенсивностей или интегралов делений Г21 . ч t j -. Недостатком способа является необходимость выполнения в нем калибровочных измерений интенсивности или интеграла делений в каждой из секций. На практике встречаются слу чаи,, когда доступ к одной из секций т.е. помещение в нее счетчика, камеры делений или другого индикатора интенсивности или интеграла делений затруднен и, следовательно, вьшолнение указанного выше требования усложняется. Цель изобретения - упрощение калибровочных измерений. 92 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 особенностыо изобретения является то, что вспомогательный источник нейтронов последовательно помещают в каждую из секций и проводят калибровочные измерения интенсивности или интеграла делений в одной из секций при обоих вариантах расположения вспомогательного источника нейтронов. Это 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 двзоссекционных ядерных реакторах, в особенности в тех случаях, когда по той или иной причине доступ к одной из секций затруднен. Описываемый способ может быть поаналитическихяснен с помощью аналитических решеНИИ уравнения кинетики двухсекционных реакторов. Эти решения показывают, что двухсекционным реакторам свойственны зависш ости, означающие сохранение постоянства при изменении реактивности, т.е. положения БРР, одной из секций не только отношения интенсивностей или интегралов деланий 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 бустерахj т.е. умножителях нейтро3нов, представляющих собой важную ра новидность двухсекционных реакторов Двухсекционные бустеры предназначаются для получения импульса с задан ньми 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 и вся система в целом подкритичны, и величины реактивностей не меняются со временем, точнее изменения реактивности, обусловленные обратной связью, или отсутствуют, или, как это свойственно бустерам, не успевают проявиться за врем импульса. В двухсекционных бустерах при ти пичных вариантах реализации источНИКОВ нейтронов имеют место следующие зависимости: 1. Вариант стационарных вспомога тельньк источников нейтронов: Л г- пКгО Jl е ,UK,t4-K,KiO (&к,м г-|««Чо - 7U fib «a-K«K,i) где - интенсивность вспомогательного источни ка нейтронов и число нейтронов на акт дел ния в секции j - подкритичности (аналоги реактивности) j-и секции; К,2,Ifj, - коэффициенты связи секций друг с другом (неизменные величины П « - установившаяся интен сивность делений в секции i в случае, когда вспомогательны источник нейтронов действует в ч -и секции ( ) 1,2, 1 1,2; предполагается 9 что источники нейтронов 5,, 62 -действовать одновременно не могут). Из выражений (1) - (4) получаем: ,() :ло Si л К, 2. Вариант вспомогательных источников нейтронов (в форме дельта ункции):- S tl-StSW eB.ttb-o.Slt. В этом случае осущес- вляются зависимости, аналогичные (1) - (6). с тем лишь отличием, что Г),п , заменяются на i V, 3 i i,- интегралы делений за импульс в секциях при тех же вариантах расположения вспомогательного источника нейтронов:10 , ,(&К,ЬК2-К,) IjU. 71 4U,az-ic,-jKjo 5jiX, ,1МС,Ь Сг--К„К„) (Л з;5 г чГ в, о Ог b,Kj, Важной, следующей из соотношений (5). (6), (11), (12) особенностью инетики двухсекционных бустеров вляется отсутствие зависимости тношений п;у; п7)) т подкритичности одной из секций. та особенность кинетики позволяет формулировать эффектную последоваельность операций по определению тартового состояния двухсекционноо бустера без проведения калиброочных измерений в одной из секций. результате этих операций допжно ыть однозначно подобрано стартовое остояние бус.тера, при котором под в воздействием срабатывания импульсного инициирующего источника нейтронов создается импульс с зал, ин тегралами делений 1, 11 в секциях (вспомогательные источники нейтронов могут быть как стационарными, ,так и импульсными5 однако, поскольк зависимости (1) - (6) и (7) - (12) одинаковы, ради простоты рассмотрение будем вести только применительн к импуоьсному вспомогательному источнику нейтронов). Для определенности предположим, что калибровочные измерения проводятся только в секции 1 ., в ней же действует импульсный инициирующий источник нейтронов,, причем число излучаемьк им нейтронов равно Q (QU-) QiSHl. В этом случае, в соответст вии с (7),, (9) 5 интегралы делений в секциях в рабочем импульсе можно представить выражениями: -,(uK,biC2-i «i 2i) OV..-, . Из (13), (14) видно,, 4X004,37 так и от &.(, зависят как от Cs , i «л и ui ИК2 ; т.е. от положений обоих БРР, и в об щем случае задача определения требу емого стартового состояния бустера язляетс51 двухмерной. Нетрудно, однако показать, что использование за-- 35 висямости (11) позволяет свести эту э злачу к двум одномерНЕ и . Изсключив из выражений (13), (14), с помощью (8)э (11),,л1; полУ ч им: л I/г , . „ f.:. )..K,,Q S к Из (15) получим Ч к,, 5°:, С учетом окончательных выражений (11э (15) (17) способ определения стартового состояния двухсекционного бустера должен содержать следующие этапы; 40 4S 55 59 1.С помощью вьфажения (17) вы-- требуемое значение 2.Помегчают вспомогательпьш источник нейтронов,в 1 секцию и проводят калибровочные измерения интеграла делений в 1 секции D , при всех положениях 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 I секции на этапах 2,3 может находиться в любом строго неизменном положении. От положения этого блока за1 (О ч сг) висят уровни J , ,J I , поэтому на практике выбор его должен определяться условиями обеспечения необходимой точности калибровочных измерений. 4 , Путем вычисления отнсг.ений „ -,т -,(1 измеренных значении J , , j , в различных положениях БРР 2 секции определяют такое положение БРР 2 секцииj при котором это отношение равно значенит YJ S вычисленнот-jy на этапе 1, Это положение БРР 2 секции фиксируют и в дальнейшем не меняют. При послгду1ор ;их перемещениях БРР 1 секции величина не изменяется. Это значит, что во всех дальнейших операциях, связанных с перемещением БРР 1 секции, двухсекционный бустер может рассматриваться как однасекционны-;; и к нему могут применяться все известные способы определения стартового состояния од м осек ци Oil ных р еак тор ОБ , При осуществлении этапов 1-4 трубуется значение отношения величин вспомогательных источни ков нейтронов 6г /5t (или отношения эффективностей нейтронов источника во 2 и 1 секциях, если ,в секции помещают поочередно один и тот же вспомогателъный источник нейтронов),, а такэке -5 -, yg и коэффициентов нейтронной связи между секциями ,j , С. Заключительные этапы последовательности операций по определению стартового состояния ДЕухсекционного бустера формулируются.следующим образом. 5. С помощью следующего из (16) выражения: Л21 12& соответству вычисляют значение ющее заданному интегралу делений в рабочем импульсе 326.Помещают вспомогательный источ ник нейтронов во 2 секцию и проводят калибровочные измерения интеграла делений в 1 секции Д при всех положениях БРР 1 секции, 7.По результатам измерений этапа 6 определяют положение БРР 1 секции, при котором 3 , равно вычисленному на этапе 5 значению. Это положение БРР 1 секции фиксируют. При осуществлении заключительных этапов 5-7 требуется дополнительно значение отношения величин вспомогательного и инициирующего источников 51/0°,. Указанные фиксированные положения БРР обеих секций определтот искомое стартовое состояние двухсекционного бустера, необходимое для получения импульса с заданными интегралами делений секциях. То, что при этом стартовом состоянии интеграл . делений за импульс во 2 секции равен заданному значению i) , следует непосредственно из этапов 5,7 указанной последовательности операций, а то, что интеграл делений за импульс в 1 секции равен заданному зн чению 4 - из этапов 1,4 и из то го факта, что интеграл делений во 2 секции равен заданному значению Jg (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 помещаемом поочередно как в 1, так и во 2 секции .вспомогательном источнике нейтронов. В предложенном способе полностью сохранено основное положительное свойство прототипасведение двухмерной задачи поиска требуемого стартового состояния двухсекционного ядерного реактора ,к двум одномерным задачам. Описываемый способ применим также и к двухсекционному реактору, который в начальный момент может быть надкритичным и импульс в котором определяется не внешним инициир ощим источником нейтронов, а специфическим реакторным разгоном интенсивности делений и последующим ее спадом, обусловленным саморегулированием импульсного реактора. Условия осуществимости способа для двухсекционного реактора заключается 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 выигрыща по времени, с помощью описываемого способа в соответствии с очевидными преимуществами линейной интерполяции в сравнении с двухмерной интерполяцией по поверхностной сетке достигается большая точность приближения к требуемому стартовому состоянию.

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