Определение эффективности стержней и запаса реактивности, страница 4

При наличии источника нейтронов интенсивностью Q и подкритичности β_эф (после введения стержня в реактор) в реакторе на асимптотике установится уровень мощности ω_Q ≈ Q*1,5*10 ^-13 β_эф кВт = 2*10^-11Q кВт (см. §1.1).

Если после введения стержня в реактор уровень мощности будет близок к этой величине ω_Q, то погрешность измерения с помощью реактимера будет велика (см. § 4.4). Надо потребовать, чтобы уровень мощности после введения стержня был по крайне мере в 5 – 10 раз больше, чем ω_Q. Для рассматриваемого примера при характерной во время физического пуска энергетического реактора интенсивности источника ~ 10⁸ нейтр/с ω_Q=2 Вт. Следовательно, начальный уровень мощности при быстром вводе стержня в реактор должен быть более ~ 100 Вт, а при медленном (за 200с) – выше 0,7-1,4 кВт.

При изменениях эффективности стержней желательно иметь уровень мощности энергетического реактора не более 0,1% номинального. Это связано с тем, что при более высоких начальных уровнях мощности после введения стержня в реактор необходимо принимать во внимание эффекты реактивности,  обусловленные температурным и мощностным эффектами. Например, если начальный уровень мощности реактора на быстрых нейтронах составляет 1% номинального, то при сбросе мощности появляется отрицательная реактивность ~ 5*10^-4 ∆k/k_эф, что составляет ~ 7% для стержня с эффективностью 7*10^-3 ∆k/k_эф.

При использовании цифровых и аналоговых реактимеров для измерения эффективности стержня необходимо принимать во внимание  систематические погрешности, возникающие из-за пространственных эффектов. В гл.4 были даны практические рекомендации, на основе которых можно оценить эти погрешности.

Градуировочная характеристика стержня может быть измерена с помощью реактимера. При этом возможны два варианта. Один из них предлагает введение исследуемого стержня шагами в активную зону с выдержкой 10 – 20с для регистрации скорости счета детекторов и, следовательно, определения реактивности. Зависимость реактивности от положения стержня позволяет получить градуировочную характеристику. Типичный пример измерения  градуировочной характеристики поглощающего стержня с помощью цифрового реактимера приведен на рис.10.1. На этом же рисунке показана зависимость уровня мощности реактора от времени.

Рис.10.1. Измерение  градуировочной характеристики стержня с помощью цифрового реактимера:

а – зависимость мощности реактора от времени; б – зависимость реактивности от времени; в – градуировочная характеристика стержня.

Возможно изменение градуировочной характеристики и при непрерывном движении стержня. В этом случае наряду с текущим значением реактивности, которая должна измеряться в реальном масштабе времени, необходимо регистрировать и положение стержня в реакторе. Этот вариант измерения предпочтительнее, когда имеются ограничения по верхнему уровню мощности, поскольку ввод стержня без остановок на каждом шаге осуществляется быстрее. Однако при этом учет поправки на пространственный эффект оказывается более сложной задачей (см.гл.4).

В реакторах и на критических сборках желательно иметь хотя бы один хорошо отградуированный стержень. Такой стержень удобно использовать для измерения различных эффектов реактивности. Для этих целей обычно используют стержни АР. Наиболее точно можно определить эффективность всего стержня или его участка, используя идеологию асимптотического периода. При измерениях реактор стабилизируется на минимальном контролируемом уровне, а затем из реактора выводится часть стержня АР, чтобы создать надкритическое состояние, допустимое правилами ядерной безопасности (порядка 0,2 β_эф и менее). После достижения асимптотического во времени поведения мощности определяются период и реактивность (как это описано в § 4.3), обусловленная извлечением данного участка стержня.