Результат интеллектуальной деятельности: Способ калибровки счетного канала реактиметра в импульсно-токовом режиме

Заявляемое техническое решение относится к области реакторных измерений и может быть использовано в системах контроля ядерных реакторов.

Одной из важнейших характеристик, определяющих динамику ядерного реактора, является реактивность, значение которой несет информацию о происходящих в реакторе процессах - разгоне реактора, работе на постоянном уровне мощности или остановке реактора. Современными приборами, предназначенными для измерения реактивности, являются цифровые реактиметры и качество их калибровки определяет точность измерения нейтронно-физических характеристик ядерных реакторов.

Известен способ калибровки счетного канала реактиметра, [патент RU №2379710, опубл. 20.01.2010], включающий размещение гамма-детекторов, подключенных к счетному каналу реактиметра, в зоне излучения гамма-источников и регулировку проверяемого счетного канала в соответствии с мощностью гамма-источников. Недостатком этого способа является его низкая точность ввиду того, что амплитудный спектр импульсов тока спектрометрического усилителя реактиметра, формируемый в этом способе под воздействием гамма излучения, отличается от аналогичного амплитудного спектра, формируемого под воздействием нейтронов в ядерном реакторе.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ калибровки счетного канала реактиметра [патент RU №2560531, опубл. 22.07.2015], включающий контроль нейтронного потока ядерного реактора с помощью подключенного к счетному каналу реактиметра детектора, выполненного на основе урановой камеры деления, и регулировку счетного канала реактиметра в зависимости от вычисляемой реактиметром реактивности, стабилизацию мощности ядерного реактора на фиксированном уровне и перемещение регулирующего мощность реактора органа управления из одного положения в другое в направлении, соответствующем снижению мощности. В прототипе устранен недостаток, связанный со снижением точности калибровки реактиметра, определяемый различием амплитудных спектров импульсов тока спектрометрического усилителя, формируемых под воздействием гамма-излучения - в аналоге и под воздействием нейтронов в ядерном реакторе - в прототипе. Однако существует еще один фактор, снижающий точность калибровки реактиметра при калибровке, проводимой в соответствии со способом-прототипом. А именно, калибровка в способе-прототипе проводится в счетном режиме и не учитывает возможных нарушений линейности вычисляемой реактивности при переходе из импульсного в токовый режим и обратно. Кроме того, существенным недостатком способа-прототипа является ограничение его функциональных возможностей, связанное с необходимостью создания для реализации способа специальных условий, при которых должно быть устранено влияние на показания реактиметра пространственных эффектов реактивности, обратных связей по реактивности и постоянных источников нейтронов.

Технической проблемой, стоящей перед автором заявляемого технического решения, является создание способа, позволяющего повысить точность калибровки счетного канала реактиметра за счет дополнительного использования при ее проведении токового диапазона, а также расширить функциональные возможности способа, заключающиеся в проведении калибровки без создания специальных условий, устраняющих пространственные эффекты реактивности, обратные связи по реактивности и влияние постоянных источников нейтронов.

Для решения вышеуказанной проблемы в известном способе калибровки счетного канала реактиметра, включающем

контроль нейтронного потока ядерного реактора с помощью подключенного к счетному каналу реактиметра детектора, выполненного на основе урановой камеры деления,

регулировку счетного канала реактиметра в зависимости от вычисляемой реактиметром реактивности,

стабилизацию мощности реактора на фиксированном уровне,

перемещение регулирующего мощность реактора органа управления из одного положения в другое в направлении, соответствующем снижению мощности,

калибровку проводят следующим образом:

дополнительно подключают реактиметр к детектору нейтронов по токовому каналу,

выводят реактор на уровень мощности, которому соответствует ток детектора нейтронов, превышающий, по меньшей мере, на порядок значение тока, при котором реактиметр переходит в импульсный режим,

перемещают регулирующий мощность реактора орган управления, после чего контролируют производную по времени вычисляемой реактиметром реактивности и,

в случае изменения этой производной в момент перехода реактиметра из токового режима в импульсный регулируют второй и третий уровни дискриминации,

затем повторяют операции перемещения органа управления при вышеуказанных условиях и соответствующей корректировки уровней дискриминации до получения неизменной производной по времени вычисляемой реактиметром реактивности в момент перехода реактиметра из токового в импульсный режим.

Признаки, отличающие предлагаемый способ от наиболее близкого к нему известного способа по патенту RU №2560531:

- дополнительное подключение реактиметра к детектору нейтронов по токовому каналу;

- вывод реактора на уровень мощности, которому соответствует ток детектора нейтронов, превышающий, по меньшей мере, на порядок значение тока, при котором реактиметр переходит в импульсный режим;

- перемещение регулирующего мощность реактора органа управления и контроль производной по времени вычисляемой реактиметром реактивности;

- в случае изменения указанной производной в момент перехода реактиметра из токового в импульсный режим - регулировка второго и третьего уровней дискриминации;

- повтор операции перемещения органа управления при начальном уровне мощности реактора, которому соответствует ток детектора нейтронов, превышающий по меньшей мере, на порядок значение тока, при котором реактиметр переходит в импульсный режим и операции корректировки уровней дискриминации до получения неизменной производной по времени вычисляемой реактиметром реактивности в момент перехода реактиметра из токового в импульсный режим.

Вышеуказанные признаки позволяют повысить точность калибровки счетного канала реактиметра за счет дополнительного использования при его калибровке токового диапазона, а также расширить функциональные возможности предлагаемого способа, заключающиеся в проведении калибровки без создания специальных условий, устраняющих пространственные эффекты реактивности, обратные связи по реактивности и влияние постоянных источников нейтронов.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры. На фигурах изображены:

фиг. 1 - графическая иллюстрация, показывающая изменение реактивности при перемещении органов управления в направлении снижения мощности из положения, соответствующего токовому режиму, в случае нарушении линейности вычисляемой реактивности из-за недосчета импульсов;

фиг. 2 - графическая иллюстрация, показывающая изменение реактивности при перемещении органов управления в направлении снижения мощности из положения, соответствующего токовому режиму, в случае нарушении линейности вычисляемой реактивности из-за пересчета импульсов;

фиг. 3 - графическая иллюстрация, показывающая изменение реактивности при перемещении органов управления в направлении снижения мощности из положения, соответствующего токовому режиму, в случае отсутствия нарушения линейности вычисляемой реактивности, где левая ось Y представляет изменение мощностного сигнала (ток в амперах и скорость счета в импульсах в секунду) в логарифмическом масштабе, правая ось Y представляет реактивность ядерного реактора в единицах ρ/β, по оси X отложено время в секундах.

На фиг. 1-3 графики А и В представляют мощностной сигнал и реактивность, соответственно; временная метка t1 соответствует моменту начала перемещения органов управления, временная метка t2 соответствует моменту перехода реактиметра из токового в импульсный режим.

Калибровка счетных каналов реактиметра производится следующим образом.

Для практической реализации предлагаемого способа в качестве детектора может быть использована урановая камера деления КНМ с подвеской ПИК-24-1 и реактиметр ПВР-7, выпускаемый ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова». Урановую камеру деления, контролирующую нейтронный поток в ядерном реакторе, подключают к счетному и токовому каналам реактиметра. Выставляют величину уровней дискриминации реактиметра, например, в соответствии со значениями, указанными в прототипе: d₁=(0,3÷0,5)U_н, d₂=l,6U_н, d₃=2,56U_н, где U_н - номинальная амплитуда импульса напряжения, поступающего со спектрометрического усилителя на вход дискриминатора. Выводят реактор на уровень мощности, которому соответствует ток детектора нейтронов, на один - два порядка превышающий значение тока, при котором реактиметр переходит в импульсный режим. При использовании указанных камеры и реактиметра, уровень мощности, на который выводят реактор при калибровке счетного канала, обеспечивает ток детектора нейтронов порядка 10^-6-10^-5А, что на один-два порядка, соответственно, выше тока перехода реактиметра в импульсный режим. Перемещают регулирующие мощность реактора органы управления из одного положения в другое в направлении, соответствующем снижению мощности, при этом контролируют производную по времени вычисляемой реактиметром реактивности. В случае изменения значения данной производной в момент перехода реактиметра из токового в импульсный режим, регулируют второй и третий уровни дискриминации.

Направление регулировки указанных уровней зависит от характера изменения производной по времени вычисляемой реактиметром реактивности в момент перехода реактиметра из токового в импульсный режим. Если реактивность в указанный момент времени изменяется так, как это показано на фиг. 1, то уровни дискриминации уменьшают, а если так, как на фиг. 2, то увеличивают. После такой подстройки снова выводят реактор на уровень мощности, которому соответствует ток детектора нейтронов 10^-6-10^-5 А, и повторяют перемещение регулирующих мощность реактора органов управления из одного положения в другое в направлении, соответствующем снижению мощности. Операцию перемещения органа управления при начальном уровне мощности реактора, которому соответствует ток детектора нейтронов 10^-6-10^-5 А, и корректировку уровней дискриминации повторяют до тех пор, пока будет исключено изменение производной по времени вычисляемой реактиметром реактивности в момент перехода реактиметра из токового в импульсный режим, как это показано на фиг. 3.