Реакторные измерения

Основными физическими измерениями в процессе эксплуата­ции реактора являются измерения уровня плотности нейтронов, периода и реактивности реактора.

Если плотность нейтронов в реакторе остается неизменной, то он находится либо точно в критическом состоянии, либо в под­критическом.

Введение положительной или отри­цательной реактивности нарушает равновесное состояние реактора.

??? Подкритическое состояние???

Чрезвычайно важным параметром, подлежащим постоянному контролю, является период реактора, который обратно пропорцио­нален реактивности. В критическом состоянии, когда реактив­ность равна нулю, период реактора равен бесконечности. Конечное положительное значение периода свидетельствует о разгоне реак­тора со скоростью, определяемой избыточной реактивностью.

Из анализа переходных процессов следует, что разгон реак­тора идет очень быстро, если избыточная реактивность составляет величину порядка β, где β — доля запаздывающих нейтронов. При этом период в зависимости от типа реактора может составлять доли секунд.

Из определения периода реактора следует, что за это время плотность нейтронов возрастает почти втрое с последу­ющим лавинным наращиванием. Поэтому избыточная реактив­ность реактора в процессе разгона ограничивается величиной ∆ρ<<β.

Поскольку р сама по себе достаточно малая величина (для реакторов на тепловых нейтронах с урановым топливом р= = 0,0064), то прямое измерение величины ∆k может стать ненадеж­ным. Более надежным является измерение периода реактора, ко­торый изменяется в широких пределах при небольшом изменении реактивности.

Допустимая скорость разгона ограничивается мини­мально допустимым положительным периодом реактора.

Из усло­вий безопасности он принимается не менее 10 с, что соответствует увеличению плотности нейтронов за это время в е раз.

Обычно при нормальных переходных режимах период реактора составляет несколько десятков секунд (30 – 60).

Важной особенностью ядерного реактора является то, что из­менение плотности нейтронов в нем идет практически без запаз­дывания за изменением реактивности. Этим определяются требо­вания к системе измерений плотности нейтронов и периода реак­тора— она должна быть практически безынерционна.

В качестве датчиков системы измерения, удовлетворяющих указанным требо­ваниям, используются нейтронные детекторы.

Они одновременно служат датчиками для определения плотности нейтронов и перио­да реактора, связанного с реактивностью обратной пропорцио­нальностью

Вынос детекторов за пределы активной зоны при измерении средней плотности нейтронов связан с тем, чтобы свести к мини­муму влияние неравномерности поля нейтронов по объему актив­ной зоны и его перераспределения за счет изменения изотопного состава и перемещения поглощающих стержней в процессе работы реактора.

Количество нейтронных детекторов, размещенных вокруг активной зоны, составляет от нескольких штук до десятков с параллельным подключением и усреднением сигнала, поступающего на вторичный прибор.

Учитывая специфику реактора - он может стать критическим и подкритическим при любом уровне плотности нейтронов, контроль за уровнем плотности нейтронов и его изменением следует вести как на работающем реакторе — на уровне рабочих мощностей,
так и в выключенном — подкритическом состоянии, что соответствует практически нулевой мощности.

При этом плотность нейтронов в диапазоне от уровня рабочих мощностей реактора до выключенного состояния изменяется на 9—10 порядков