Ответы на вопросы ТУР. 1. Реакторные измерения. 2 2 Нейтронные источники. 4
 Скачать 6.93 Mb.
|
1. Реакторные измерения.Основными физическими измерениями в процессе эксплуата ции реактора являются измерения уровня плотности нейтронов, периода и реактивности реактора. Если плотность нейтронов в реакторе остается неизменной, то он находится либо точно в критическом состоянии, либо в под критическом. Введение положительной или отри цательной реактивности нарушает равновесное состояние реактора. ??? Подкритическое состояние ??? Чрезвычайно важным параметром, подлежащим постоянному контролю, является период реактора, который обратно пропорцио нален реактивности. В критическом состоянии, когда реактив ность равна нулю, период реактора равен бесконечности. Конечное положительное значение периода свидетельствует о разгоне реак тора со скоростью, определяемой избыточной реактивностью. Из анализа переходных процессов следует, что разгон реак тора идет очень быстро, если избыточная реактивность составляет величину порядка β, где β — доля запаздывающих нейтронов. При этом период в зависимости от типа реактора может составлять доли секунд. Из определения периода реактора следует, что за это время плотность нейтронов возрастает почти втрое с последу ющим лавинным наращиванием. Поэтому избыточная реактив ность реактора в процессе разгона ограничивается величиной ∆ρ<<β. Поскольку р сама по себе достаточно малая величина (для реакторов на тепловых нейтронах с урановым топливом р= = 0,0064), то прямое измерение величины ∆k может стать ненадеж ным. Более надежным является измерение периода реактора, ко торый изменяется в широких пределах при небольшом изменении реактивности. Допустимая скорость разгона ограничивается мини мально допустимым положительным периодом реактора. Из усло вий безопасности он принимается не менее 10 с, что соответствует увеличению плотности нейтронов за это время в е раз. Обычно при нормальных переходных режимах период реактора составляет несколько десятков секунд (30 – 60). Важной особенностью ядерного реактора является то, что из менение плотности нейтронов в нем идет практически без запаз дывания за изменением реактивности. Этим определяются требо вания к системе измерений плотности нейтронов и периода реак тора— она должна быть практически безынерционна. В качестве датчиков системы измерения, удовлетворяющих указанным требо ваниям, используются нейтронные детекторы. Они одновременно служат датчиками для определения плотности нейтронов и перио да реактора, связанного с реактивностью обратной пропорцио нальностью Вынос детекторов за пределы активной зоны при измерении средней плотности нейтронов связан с тем, чтобы свести к мини муму влияние неравномерности поля нейтронов по объему актив ной зоны и его перераспределения за счет изменения изотопного состава и перемещения поглощающих стержней в процессе работы реактора. Количество нейтронных детекторов, размещенных вокруг активной зоны, составляет от нескольких штук до десятков с параллельным подключением и усреднением сигнала, поступающего на вторичный прибор. Учитывая специфику реактора - он может стать критическим и подкритическим при любом уровне плотности нейтронов, контроль за уровнем плотности нейтронов и его изменением следует вести как на работающем реакторе — на уровне рабочих мощностей, так и в выключенном — подкритическом состоянии, что соответствует практически нулевой мощности. При этом плотность нейтронов в диапазоне от уровня рабочих мощностей реактора до выключенного состояния изменяется на 9—10 порядков 2 Нейтронные источники.В качестве искусственных нейтронных источников используют ся комбинации материалов, обеспечивающих обычно реакции (у,п) или (а, п). А-излучающие: плутоний, полоний, или сурьма, из лучающая у-кванты. элемент-мишень, на котором идет реакция (у,n) – бериллий. элементы-мишени, на котором идет реакция (а,n) – бериллий, дейтерий.  для бериллия и дейтерия пороговая энергия образо вания нейтронов по реакции (у,п) равна соответственно 1,62 и 2,21 МэВ, что меньше энергии у-квантов некоторых продуктов деления. 3 Период реактора. Мгновенный период.эффективный коэффициент размножения реактора - это отношение чисел нейтронов рассматриваемого и непосредственно предшествующего ему поколений: kэ= ni+1 / ni. kэn - n = n (kэ - 1) = n δkэ,  Величина l /δkэ = Т , обратная величине показателя экспоненциала в решении элементарного уравнения кинетики реактора n(t) = no exp (δkэ t / l) называется периодом реактора при заданной величине реактивности Решение элементарного уравнения кинетики реактора (ЭУКР) с учётом принятого обозначения периода имеет вид: n(t) / no = exp ( t / T ) Из определения периода следует, что его величина определяется величиной сообщённой реактору реактивности ( или величиной δkэ ). Из этого следует, что при относительно малых значениях реактивности величина периода обратно пропорциональна величине реактивности, причём коэффициентом пропорциональности Т ≈ l / ρ служит величина среднего времени жизни поколения нейтронов в реакторе l. Изображения переходных процессов, вытекающих из решения элементарного уравнения кинетики реактора, в натуральной и полулогарифмической системах координат.  Экспоненциальные переходные процессы n(t) в натуральной и полулогарифмической системах координат (линии 1 соответствуют положительной, линии 2 - нулевой, линии 3 - отрицательной реактивности)  ПЕРИОД УДВОЕНИЯ Операторы обычно пользуются более практичной характеристикой, пропорциональной величине периода реактора Т и называемой периодом удвоения мощности реактора ( Т2), которая, как следует из её названия, представляет собой время изменения нейтронной мощности реактора в два раза. Взаимосвязь величин Т2 и Т вытекает из того же решения ЭУКР. Если в него подставить значение t = T2 , то отношение n(T2) / no = 2 и, следовательно 2 = exp ( T2 / T ), или Т2 / T = ln 2 ≈ 0.693, Мгновенное значение периода Элементарное уравнение кинетики реактора и его решение, несмотря на простоту, неплохо служит в прикладном плане, давая возможность непосредственно измерять мгновенное значение периода реактора или периода удвоения его мощности, а, точнее, указывает путь к реализации периодомера - прибора для измерения величины периода. Если в выражение элементарного уравнения кинетики подставить величину периода реактора Т = l / dkэ, то получается  ПЕРИОДОМЕР Мгновенное значение величины периода реактора есть отношение мгновенного значения величины плотности нейтронов к производной изменения плотности нейтронов в реакторе по времени Т = n / (dn / dt) |