Аналоговая модель Советский патент 1975 года по МПК G21C17/00 

.. . . v

,j,..v.rv4,v.,r:j ,((;

Модель содержит цепочку из резисторов 1

(о).

Для двумерной модели используют сетку, адля трехмерной - решетку таких резисторов.

К каждому узлу цеиочки присоедипеиы следующие резисторы: суммирующие резисторы 2 (R), подсоедипенные другими выводами к суммирующему входу операциоиного усилителя 3; питающие цепочку резисторы 4 (Rj), подсоедипеппые другими выводами к мощиому выходиому усилителю 5 постояппого тока; резисторы 6 (Гу ), каждый из которых подсоединен другими выводами к своему низкоомиому источнику напряжения, моделирующего возмущения по реактивности, или на «землю, если возмущение по реактивности в данную ячейку не подается.

Потенциалы узлов сетки Uj моделируют отклонение нейтронного поля в /-и ячейке от базового значения.

Модель работает следующим образом.

Потенциалы со всех узлов сетки суммируются на операционном усилителе 3, на выходе которого напряжение пропорционально отклонению интегральной мощности реактора от базового, например номинального, значения.

Базовому режиму реактора и номинальному распределению мощности по объему реактора соответствуют «-нули напряжений на выходах всех усилителей и в узлах сетки.

Сигнал с выхода первого усилителя подается на вход усилителя 7, который со своей цепью обратной связи моделирует передаточную функцию реактора (цепочки 8 (R;C;) - действие запаздывающих нейтронов, цепочка 9 (,) - действие мощностей отрицательной обратной связи). Далее сигнал усиливается по мощности усилителем 5, который, в свою очередь, питает через резисторы 4 (Rj- ) все узлы сетки. Поскольку ток через резисторы 4 (Rj ) моделирует размножение нейтроиов в ячейках с различными потоками, а обусловлен общим напряжением с выхода блока усилителей, то величина R для каждого узла должна быть выбрана в соответствии с форм-фактором (отношение потока в данной точке или ячейке к среднему потоку).

Покажем теперь в качестве иллюстрации работы предложенной модели, при каких условиях она моделирует отклонения нейтронного поля в активной зоне в статике и динамике.

Уравнения для отклонений нейтронного потока, например, для одномерного реактора могут быть представлены в виде:

М + 6а/+1- 2бПу + kjnj+

6 q.fcO пКи °

+

/- i.i .iT,,S+ iJ

/ 1, 2, 3,..., (1)

Здесь h. - расстояние между ячейками;

477468

М - длина миграции нейтронов; дп / - отклонение нейтронной плотности в /-и ячейке от базового значения.; k°. и Д/г - соответственно базовое зиачение коэффициента размпожения и его отклонение в /-и ячейке; 5 - оператор Лапласа; р,, ,; - доля и постоянная распада ядер-излучателей запаздывающих нейтронов i-й группы; / - время жизни нейтрона; /С„ и Т,, - коэффициент

и постояниая времени отрицательного мощностного коэффициента реактивности; N-число ячеек, на которые разбита активная зона.

Уравнение статики для реактора получаем из выражения (1) подстановкой 5 0:

Д/)2

бп; Н- бя /+1 - 2биу + А/гп« +

Л2

Н-бпДЙ),,.

(2)

Уравнение, описывающее статику предложенной схемы:

{t/;+,4- 2Uj + и

Rn Яо1

rj

где f J- - форм-фактор, учитывающий базовую форму распределения нейтронного нотока и вычисляемый по формуле finy

/у

,, 2,..., .V

(4)

бПср

п°

1 V1

,v

Е пу, бл,,S бПу.

N

с другой стороны для приведенной схемы:

т

J II - -7Т- cpI,-гр

от

Введем масщтабы по плотности нейтронов и по коэффициенту размножения

Уу М„биу, Ukj M,.

Тогда уравнение 3 можно переписать в виде

+ бИ;+1- 2бпу + 6n.|-v Xj Ij

- - 1 -IAfe.. J5o o. Rг, Мп Ri

Из подобия уравнений 2 и 4 находят расчетные соотношения для определения номиналов схемы:

/l2

. / .,

0

(5)

Mk

Ж2

/t2

Ro K-h

- R

- ffoo А «О 1 - ( м /- J-| ,.

li i

J

(6) Г;

Часть номиналов резисторов может быть 65 выбрана произвольно, важно лишь удовлетворить уравнениям нодобия 5 и 6. Величина К выбирается порядка 2-3.

Номиналы цепочек блока динамики выбираются из следующих соотношений.

Задаваясь, например, для онерационного усилителя 3 /Ci 1 (в этом случае, на выходе его моделируется интегральная мощность реактора), получаем, что

R ./v

Ri

N

м

Для цепей обратной связи усилителя 7 имеем следующие расчетные соотношения.

м RI

2R,,

КыС а

Т -

м -

RiCi

2Лм

К,

«2

И, наконец, коэффициент усиления блока трех усилителей К - К Kz- KZ Должен быть положительным и удовлетворять соотнощению 6.

В качестве усилителя 5 можно использовать, например, операционный усилитель, питающий электромащинныи усилитель, о.хваченные глубокой отрицательной обратной связью или другие мощные усилители поcтoяJHHOгo тока.

Погрещность моделирования отклонений нейтронного ноля - в отдельных узлах сетки от базового распределения не превышает 10%, что составляет погрешность 1% в определении значения нейтронного потока.

Предмет изобретения

Аналоговая модель ядерного реактора, содержащая операционные усилители, сетку ре(8) (9)

зисторов, имитирующих диффузию нейтронов, к узлам которой присоединены питающие резисторы, моделирующие поглощение и раз(10) множение нейтро.но;в, отличающаяся тем, что, с целью сокращения числа операционных усилителей, выход блока усилителей, моделирующего передаточную функцию точечного реактора, подсоединен к узлам сетки через питающие резисторы, вход блока соединен с узлами через суммирующие резисторы, при

этом к узлам сетки через дополнительные резисторы подсоединены источники напряжения, имитирующие реактивность.