12 Диапазоны измерения плотности потока нейтронов на ядерном реакторе.
В связи с высокой чувствительностью ЯР 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.
Нижний уровень измеряемой плотности потока нейтронов ограничен чувствительностью нейтронных детекторов.
Весь диапазон контроля плотности нейтронного потока разбит на три диапазона:
системы контроля перегрузки (СКП),
промежуточный, (ДП) и рабочий диапазон (ДР).
Для обеспечения этих требований необходимо иметь достаточно детекторов нейтронов во всех трех диапазонах нейтронной мощности.
Эти детекторы (блоки детектирования) в РУ ВВЭР-1000 расположены в каналах биологической защиты реактора.
Схема расположения БД по каналам ИК АКПН-7-02
Недостатки расположения ИК в «сухой» защите ЯР (внешнее расположение)
расположение ионизационных камер не дает однозначной связи между мощностью реактора и показаниями детекторов, что вызвано возможностью затенения детекторов органами регулирования и значительными градиентами в распределении плотности потока нейтронов в реакторе;
значительное влияние на достоверность показаний аппаратуры АКНП оказывает изменении распределения нейтронного потока по высоте активной зоны при перемещении органов регулирования;
тепловые нейтроны, попадающие в ИК, расположенные в каналах биозащиты, являются в основном быстрыми нейтронами, рожденными в ТВС периферийного ряда активной зоны и замедлившимися за ее пределами.
Современные АКНП полностью удовлетворяет предъявляемым требованиям по контролю нейтронного потока и энерговыделения.
В состав комплекса АКНП входят три типа устройств детектирования, каждое из которых состоит из блока детектирования (БД) и аппаратуры.
БД (блоки детектирования) нейтронов:
В диапазоне СКП – БД разработаны на основе счетчиков медленных нейтронов типа СНМ-18-1. Три счетчика располагаются во внутренней полости тонкостенного стального корпуса.
Блоки детектирования рабочего диапазона и промежуточного диапазона разработаны на основе ионизационных камер деления КНК-53М и КНК-15 (КНК-15 работает в токовом и импульсном режимах).
Использование плотности потока нейтронов в качестве контролируемого параметра для управления реактором неразрывно связано с разработкой надежных детекторов, чувствительных к нейтронам при наличии большого фона от других видов излучений, возникающих в реакторе (особенно от -излучения).
В связи с тем, что нейтроны не имеют заряда и непосредственно не вызывают ионизации в веществе, для регистрации нейтронов на практике используют вызванные ими ядерные реакции, сопровождающиеся вылетом заряженных частиц.
Энергия возникающего в результате взаимодействия детектора с ионизирующим излучением должна быть преобразована в удобную для дальнейших измерений форму, например в форму электрических сигналов.
13 Градуировка нейтронных детекторов.
Показания нейтронных детекторов во всех диапазонах, и особенно в рабочей области, должны быть связаны с мощностью реактора. Эта связь устанавливается специальной градуировкой нейтронных детекторов.
В зависимости от плотности потока нейтронов используются различные способы градуировки.
В области низких значений плотности нейтронов, при так называемых нулевых мощностях, когда подогрев теплоносителя практически отсутствует, широко используется способ, основанный на активации металлических фольг.
Градуировку нейтронных детекторов по активации фольг производят в реакторе со свежим топливом при сравнительно низкой плотности нейтронов (при нулевой мощности). В этом случае доступ к реактору практически свободный, что упрощает проведение операций, связанных с градуировкой.
В области рабочих мощностей нейтронные детекторы градуируются непосредственно по тепловому балансу: QTeпл = G cp ∆TT.
Для этого на различных уровнях мощности, значение которой определяется по показаниям соответствующих теплофизических приборов, фиксируется сигнал от нейтронных детекторов.
Результаты градуировки по активации фольг и тепловому балансу объединяют в одну общую зависимость (рис.) и используют в процессе эксплуатации.
Связь между тепловой мощностью реактора Q и током ионизационной камеры:
В процессе работы реактора состав активной зоны заметно изменяется, несколько изменяются в связи с этим и показания нейтронных детекторов.
Это требует корректировки градуировочной кривой.
Периодическую проверку градуировочной зависимости сравнительно легко проводить в области рабочих мощностей по тепловому балансу.
При нулевых мощностях особой нужды в корректировке нет, так как в этой области абсолютное значение мощности не играет роли, здесь важно фиксировать скорость изменения плотности потока нейтронов, которая практически не зависит от состава активной зоны.