Контроль работы энергетического ядерного реактора, страница 2

                                                                                         5

                              n                 ln(n)            dn/ndt        

      1              2                  3                   4                         55                   

Рисунок 1‑1 (1).  Структурная схема измерения периода реактора:

1-реактор; 2-нейтронный детектор; 3-логарифмирующее устройство; 4-дифференцирующее устройство; 5-указывающий прибор.

             Нейтронные детекторы, предназначенные для оперативного контроля средней плотности потока нейтронов, размещают обычно вне активной зоны и даже за корпусом реактора. При таком размещении в меньшей мере сказываются локальные изменения плотности потока нейтронов в активной зоне в связи, например, с перемещением поглощающих стержней. Кроме того, вокруг реактора устанавливают большое количество нейтронных детекторов ( в мощных энергетических реакторах - несколько десятков ), что позволяет при их параллельном подключении свести к минимуму локальные перекосы распределения нейтронов в активной зоне . В отечественных водо-водяных и графитовых реакторах с водным теплоносителем нейтроннын детекторы размещают в сухих вертикальных каналах, пронизывающих кольцевой бак биологической защиты.      

                С помощью тех же нейтронных детекторов измеряют период реактора ( рис.1). На выходе нейтронного детектора формируется сигнал, пропорциональный плотности нейтронов n, затем он последовательно трансформируется в логарифмирующем и дифференцирующем устройствах. В соответствии с определением периода из уравнения (1-1)(12.3 ) имеем:

12.3                                                            1‑1

где Т-период реактора. Таким образом на выходе дифференцирующего устройства ( см.рис1) имеем величину, обратную периоду, или, как ее обычно называют скорость разгона. При этом показывающий прибор может быть отградуирован либо по периоду реактора , либо по скорости разгона .

   По периоду реактора находят реактивность.

~1/T.                                                                      1‑2

               Здесь   -отклонение реактивности от критического значения, которое определяет скорость переходного процесса. Учитывая связь периода реактора с реактивностью, показывающий прибор в схеме измерения (рис.1‑1) градуируют и в единицах реактивности. Как уже отмечалось, всегда должно быть меньше эффективной доли запаздывающих нейтронов. Это определяет минимальный предел периода при разгоне реактора. Обычно он составляет не менее 10 с. В стационарном состоянии, когда  =0, период реактора равен бесконечности, поэтому показывающий прибор по периоду реактора градуируется от бесконечности до нескольких секунд, а по реактивности - в относительных единицах (%) от 0 до значений, меньших  - доля запаздывающих нейтронов. По каждому из этих параметров устанавливается предельно допустимое значение.     

1.1  Диапазон измерения плотности нейтронов . Градуировка нейтронных детекторов .

            В связи с высокой чувствительностью ядерного реактора к изменению реактивности плотность нейтронов контролируется в нем на всех режимах работы - на рабочих мощностях и в выключенном состоянии. Диапазон изменения плотности нейтронов в указанных режимах составляет примерно 10 порядков. При нормальном режиме работы плотность потока нейтронв составляет примерно 10¹⁴см ^-2 с^-1 (при такой работают энергетические ядерные реакторы), а в выключенном состоянии  примерно 10⁴см ^-2 с^-1. Нижний уровень измеря­емой плотности потока нейтронов ограничен чувствитель­ностью нейтронных детекторов.

На рис. 2 схематически изображен весь диапазон конт­ролируемого изменения плотности нейтронов. По оси ординат отложена относительная плотность нейтронов n/n₀, где n₀ -- плотность нейтронов при номинальном режиме. В связи с весьма широким диапазоном изменения измеряемой величины весь интервал делится на несколько поддиапазонов, в которых используются датчики различной чувствительности. В данном случае весь диапазон разбит на три поддиапазона В области миниматьных птотностей устанавливаются наиболее чувст­вительные детекторы. Это либо газоразрядные счетчики, либо импульсные камеры деления (они используются обычно во всем диапазоне пуска  от подкритического состояния до выхода в критическое и последующую область разгона).