|
|
Ответы на вопросы ТУР. 1. Реакторные измерения. 2 2 Нейтронные источники. 4
55 Метод обратного умножения.
Метод обратного умножения основан на предположении, что ре активность подкритического реактора с источником нейтронов обрат но пропорциональна скорости счета детектора, расположенного в ре акторе или вблизи него.
Это предположение хотя и достаточно очевид но, строго говоря, реализуется в тех случаях, когда приемлема точеч ная модель реактора.
Поведение плотности потока нейтронов (мощности) реактора с источником нейтронов во времени можно описать уравнением:
где: Ф0 – исходное значение плотности потока нейтронов, К – эффективный коэффициент размножения нейтронов, l – среднее время жизни поколения нейтронов, q – мощность внешнего источника нейтронов.
Для критической размножающей среды и число нейтронов в единице объема будет изменяться по линейному закону
то есть в критической среде с внешним источником стационарный режим работы невозможен.
Мощность реактора будет в этом случае расти по линейному закону, угол наклона которого пропорционален мощности внешнего источника нейтронов.
Очевидно, что и в надкритической среде число нейтронов в единичном объеме также будет возрастать со временем, но уже по экспоненциальному закону.
Однако если размножающая среда подкритическая,
то в ней можно осуществить стационарный процесс, поскольку выражение имеет асимптотическое стационарное решение
причем полное число нейтронов в единице объема среды зависит как от мощности внешнего источника , так и от степени близости коэффициента размножения К к единице. Величина M
носит название коэффициента умножения.
Метод обратного умножения основан на предположении, что ре активность подкритического реактора с источником нейтронов об ратно пропорциональна скорости счета детектора, расположенного в реакторе или вблизи него:
Умножение нейтронов Yi для состояния реактора «i» можно определить как отношение числа нейтронов в реакторе в состоянии «i» - Ni к числу нейтронов N0 с минимальным стартовым размножением
Yi= Ni / N0 .
Реально мы, конечно, не знаем истинного числа нейтронов в реакторе, а только оцениваем его по скорости отсчетов детектора или току ионизационных камер Ii, которые связаны с числом нейтронов через эффективность этих детекторов () как
Ii = * Ni
Тогда можно условно принять:
Yi= Ii / I0 .
В числителе стоит эффективность детектора по отношению к размножающимся вторичным нейтронам деления (спектр деления со средней энергией примерно 2 МэВ), а в знаменателе - по отношению к нейтронам источника (спектр со средней энергией около 1 МэВ).
Фундаментальный факт состоит в том, что при приближении к критичности Yi стремится к 1:
при Keff l
Из решения урав нения в указанных приближениях для подкритического реактора с источником следует обратная пропорциональность между числом
ней тронов в реакторе и его реактивностью.
После определения понятия умножения вводят понятие «обратного умножения» ОУ=1/Y
и на основе этого соотношения записывают формулу обратного умножения
. 
Именно на этом соотношении построен
«метод обратного умножения», позволяющий экспериментально измерять как реактивность
(или критичность) самого реактора, так и реактивность вносимых в него возмущений.
На методе обратного умножения (ОУ) основано измерение любых изменений реактивности реактора. Фундаментальный вывод состоит в том, что изменение реактивности при переходе реактора из состояния"1" состояние "2", равно:
21 = 1/У1 – 1/У2 = ОУ1 - ОУ2 = -ОУ
Этим же методом получают интегральную и дифференциальную градуировочную характеристику органа регулирования, измеряя вес частей стержня.
На этом методе основано, в частности, «взвешивание» стержней СУЗ в подкритических состояниях.
Этим же методом получают интегральную и дифференциальную градуировочную характеристику органа регулирования.
Все работы по измерению эффективности стержней проводятся при приближении к критическому состоянию (Keff = 0.95-0.98 и
Y=20-30), когда можно считать, что свойства подкритического и критического реакторов близки (это не факт, а допущение).
На методе обратного умножения основан и метод безопасного достижения критического состояния при загрузке реактора.
Отметим особо, что метод обратного умножения - статический.
Поэтому при замерах скорости счёта детекторов следует делать выдержку после любых возмущений (1-3 минуты), чтобы исключить влияние переходных процессов и использовать при измерениях не один, а не менее 2-х детекторов нейтронов.
Методика пуска реактора с построением кривой обратного счета обеспечивает ядерную безопасность
в процессе пуска и сводится к построению в процессе загрузки реактора зависимости обратного умножения (ОУ = 1/У)
от характеристики реактора, изменяющей параметр его критичности
(например, от числа загруженных в реактор тепловыделяющих сборок ТВС (n),
от уровня замедлителя Н, от концентрации борной кислоты С, от положения компенсирующих органов).
Если в процессе загрузки реактора строить зависимость обратной скорости счета (Ni) от числа загруженных ТВС, то можно прогнозировать реактивность реактора в относительных единицах.
Во всяком случае, можно утверждать, что такая кривая будет стремиться к 0 при приближении загрузки реактора к крити ческой.
В процессе набора критической массы целесообразно строить oтношения скоростей (начальной к текущей скорости счета – N0/Ni) счета.
Таким образом, по отношению измеренных скоростей счета детек торов можно оценивать степень приближения реактора к критическому состоянию и даже оценивать его реактивность.
При загрузке ТВС в активную зону или при ступенчатом извлечении из реактора органов регулирования (ОР) реализуется линейная зависимость реактивности от числа загруженных сборок или от высоты подъема группы ОР.
При достижении критического состояния скорость счета начнет неограниченно возрастать, при этом N0/Ni будет стремиться к нулю.
|
|
|
Скачать 6.93 Mb.