Способ определения стартового состояния двухсекционного ядерного реактора

(51) С 2 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙКОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) 1. ТЬауег С. е а 1. Ап ехрегдшепга 1 зш(у оЕ до сопр 1 ей геасогз. Ипс 1 еаг ТесЬпо 1 ояу, ч. 25, В 1, 1975, р. 56.2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 340378 1, кл. С 21 С 7/34, 1982 (прототип).(54)(57) 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 секци ях и фиксируют один из блоков в положении, соответствующем заданному отношению интенсивностей или интегра лов делений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения калибровочных измерений, вспомогательный источник нейтронов последователь но помещают в каждую из секций, а измерения проводят топько в одной секции.Изобретение относится к технике импульсных реакторов и бустепов, широко применяемых в качестве мощных источников нейтронного и-излучений, а более конкретно - к техни ке управления реакторными устройствами.Известен способ определения стартового состояния двухсекционного ядерного реактора, необходимый для 10 получения импульса с заданными интегралами деленйй в секциях," заключается он в том, что помещают вспомогательный источник нейтронов в первую секцию, Фиксируют положение 15 одного из БРР и проводят калибровочные измерения интенсивностей или интегралов делений в секциях при всех возможных положениях другого БРР, лотом меняют положение 20 первого БРР и повторяют процедуру калибровочных измерений 1 . Операции повторяют до тех пор, пока не переберут все положения первого блока, На основании данных калибро вочных измерений строят систему графиков. По графикам путем двухмерной интерполяции определяют положения БРР, соответствующее заданным интегралам делений в секциях, ЗОНаиболее близким по техническойсущности к описываемому является 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 интенсивностиили интегралы делений в секциях и 40 Фиксируют один из блоков в положении, соответствующем заданному отношению интенсивностей или интеграловделений 2 .Недостатком способа является не обходимость выполнения в нем калибровочных измерений интенсивности или интеграла делений в каждой из секций. На практике встречаются случаи. когда доступ к одной из секций, 5 О т,е. помещение в нее счетчика, камеры делений или другого индикатора интенсивности или интеграла делений, затруднен и, следовательно, выполнение указанного выше требования 55 усложняется.Цель изобретения - упрощение калибровочных измерений. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения стартового состояния двухсекционногоядерного 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 особенностьюизобретения является то, что вспомогательный источник нейтронов последовательно помещают в каждую из секций и проводят калибровочные измерения интенсивности или интеграла деленич в одной из секций при обоих вариантах расположения вспомогательного источника нейтронов. Зто позволяет определять положения БРР, соответствующие искомому стартовомусостоянию двухсекционного ядерного реактора, без проведения калибровочных измерений в другой секции. Этим достигается существенное упрощение задачи определения стартового состояния в двухсекционных ядерных реакторах, в особенности в тех случаях, когда по той или иной причине доступ к одной из секций затруднен.Описываемый способ может быть пояснен с помощью аналитических решений уравнения кинетики двухсекционных реакторов, Зти решения показывают, что двухсекционным реакторам свойственны зависщкости, означающие сохранение постоянства при изменении реактивности, т.е. положения БРР, одной из секций не только отношения интенсивностей или интегралов делений 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 вС одной наглядностью эти зависимости проявляются в двухсекционных бустерах, т.е, умножителях нейтро"(11 бг К,аК,аКг - К 1 гК 1 35 Ю Ъ 4 К (4)1) Ма "1 а "2- Кг "гг 1 где г 1 1- интенсивность вспо 40могательного источника нейтронов и.числонейтронов на акт делеФния в секции- подкритичности (аналоги реактивности)451-й секнйив- коэффициенты связисекций друг с другом)0- установившаяся интенсивность делений всекциив случае,когда вспомогательныйисточник нейтроновдействует в-Йсекции ( 1 =1,2, г=1,2, предполагается,а К = (3 Кг,3 11050нов, представляющих собой важную разновидностьдвухсекционных реакторов,Двухсекционные бустеры предназначаются для получения импульса с заданными интегралами делений в секцияхпод воздействием инициирующего импульса внешних нейтронов в одной изсекций, производимых, например,электронами от ускорителя. В этихустройствах обычно каждая секция 10сама по себе н вся система в целомподкритичны, и величины реактивностей не меняются со временем, точнее,изменения реактивности, обусловленные обратной связью, или отсутствуют, или, как это свойственно бусте"рам, не успевают проявиться за времяимпульса.В двухсекционных бустерах при типичных вариантах реализации источ-, 20ников нейтронов имеют место следующие зависимости:1. Зариант стационарных вспомогательных источников нейтронов: 59что источники нейтронов 5) 62действовать одновременно немогут)Из выражений (1) - (4) получаем:(г)11 г бгаК,а 2 (112. Вариант вспомогательных источников нейтронов (в форме дельта)рункции):, ьщь,31, ,И-.ь,3.В этом случае осущес вляются эанисичссти,анансгичные (1) - 6) с(1 (г (1 (г)гралы делений за импульс в секциях при тех же вариантах расположения вспомогательного источника нейтронов:и .3, ( 17)1,ЬКаК 2 Ка"гг 1чЮ г К 12(г 1 огаКВажной, следующей из соотношений (5), (6), (11), (12) особенностьюкинетики двухсекционных бустеров является отсутствие зависимости отношений фРг)(1 )(Ъ (ф) д(г)ц(11 д(г)уд(а)от подкритичности одной иэ секций. Эта особенность кинетики позволяетсйормулировать эффектную послецовательность операций по определениюстартового состояния двухсекционного бустера без проведения калибровочных измерений в одной из секций.В результате этих операций должно быть однозначно подобрано стартовоесостояние бустера, при котором пододинаковы, ради простоты рассмотрение будем вести только применительно к импу ьсному вспомогательному ис - точнику нейтронов),Для определенности предположим что калибровочные измерения проводятся только в секции 1 в ней же действует импульсный инициирующий источник нейтронов. причем числоо излучаемых им нейтронов равно Я 08)=о=(1 б Я . В этом случае, в соответствии с(9), интегралы делений в секциях в рабочем импульсе можно представить выражениями:О, 11121:1 1 2 1221)(13) о.01 21 (1)2(2 12 21Из (13), (14) видночто д 1,32 зависят как От 6 11так и От Й 12 т, е., от положений обоих БРР, и в общем случае задача определения требуемого стартового состояния бустера является двухмерной. нетрудно, од.,ако показать, что использование зависимости ( 1) позв 22 яет свести эту з.дачу к двум одномерньи.Изсключив из выражений (13), (14) с помошью 8), (1), Ь 11,12 2 ПОЛУЧИМ 2 1221О1 211(16)3=-,12 12 2 Из (15) получим 1,16;,о11 21 1 С учетом окончательных выражений(11, (15) - (17) способ определениястартового состояния двухсекциоцногобустера должен содержать следующиеэтапы: воздействием срабатывания импульсно -го инициирующего источника нейтронов создается импульс с заданными .нтегралами делений 1, 11 в секциях(вспомогательные источники нейтронов могут быть как стационарными,6так и импульсными., однако, посколькузависимости (1) - (б) и (7) - (12)(18) 1. С помощью вь.ражения (17) выцисляют требуемое значение2, Помещают вспомогательцый источник нейтронов в 1 секцию и проводят калибровочные измерен 1 я интеграла делений в 1 секции 3, при всех по(ложениях 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 1 секции на этапах 2,3 может находиться в любом строго неизменном положении. От положения этого блока зач ( Йвисят уровни3 1 , поэтому на практике выбор его должен определяться условиями обеспечения необходимой точности калибровочных измерений.4, Путем вычисления отнсг:енийО (;1 измеренных значений 3 , в различных положениях БРР 2 секции определяют такое положение БРР 2 секции, при котором это отцошецие равно значению " , вычисленному на этапе 1.0".то положение БРР 2 секции Фиксируют и в дальнейшем не меняют.При 1 юбых последую их перемещени ях БРР 1 секции величина , не изменяется, Это значит, что во всех дальнейших операциях, связанных с перемещением БРР 1 секции, двухсекциоццый бустер может рассматриваться как односекционньц:., и к нему могут применяться все известные способь;определения стартово 2 о состоянияодцосекциоццьгх реакторов,При осуществлении этапов 1-4 трубуется значение отношения величинло вспомогательных источни 1 ков нейтро 0нов 55(или отношения эФФективностей нейтронов источника во2 и 1 секция:, если в секции помещают поочередно один и тот же вспомоф гател:цыи источник нейтронов), атакже ъ, 2 и коэФФициентов ней -тронной связи между секциями1221Заключительнь 1 е этапы последовательности операций по определениюЫ стартового состояния двухсекционногобустера Формулируются. следующим образом.5. С помощью следующего из (16)выражения,Заказ 1669/1 Тираж 408 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4 7 ., 11050 вычисляют значение 3.соответству 1ющее заданному интегралу делений в рабочем импульсе 326, Помещают вспомогательный источник нейтронов во 2 секцию и проводят 5 калибровочные измерения интеграла делений в 1 секции 3при всехЩположениях БРР 1 секции.7. По результатам измерений этапа 6 определяют положение БРР 1 секции, 010 при котором 3, равно вычисленномуЮна этапе 5 значению. Это положение БРР 1 секции фиксруют.При осуществлении заключительных этапов 5-7 требуется дополнительно 15 значение отношения величин вспомогательного и инициирующего источников ь, /а,.Указанные фиксированные положения БРР обеих секций определяют искомое 20 стартовое состояние двухсекционного бустера, необходимое для получения импульса с заданными интегралами делений 3,3 в секциях. То, что при этом стартовом состоянии интеграл . делений за импульс во 2 секции равен заданному значению 3 , следует непосредственно из этапов 5.,7 указанной последовательности операций, а то, что интеграл делений за им пульс в 1 секции равен заданному значению 3 - из этапов 1,4 и из того факта, что интеграл делений во 2 секции равен заданному значению 3(см. выражения (15), (17).Э 5Как 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 прототипа- сведение двухмерной задачи поиска требуемого стартового состояния двух- секционного ядерного реактора,к двум одномерным задачам.Описываемый способ применим также и к двухсекционному реактору, который в начальный иомЕнт может быть надкритичным и импульс в которои определяется не внешнии инициирующим источником нейтронов, а специ 4 ическим реакторным разгоном интенсивности делений и последующим ее спадом, обусловленным саиорегулированиеи 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 выигрыша но времени, с помощью описываемого способа в соответствии с очевидныии нреииуществамн линейной интерполяции в сравнении с двухмерной интерполяцией по поверхностной сетке достигается большая точность приближения к требуемому стартовому состоянию.