Музыкальное лото SMARTY в Москве: когда игра становится праздником 
У меня будет солнечная станция! Уже оплатил аванс! 
Тщательно отобранные 
Драконы Петербурга 
Антидроновая защита 
1,5 миллиона евро 
О, как :-) 
Огонь 
Россия украла у США гиперзвук
25.11.2021 —
Но я-таки продолжу
Реактивности пост 4
victor_chapaev — 02.12.2021
Итак, у нас есть реактиметр. И данные для него,
конечно, у меня есть. Понятно, не просто так я сделал себе эту
программу. Наверное, какие-то данные хотел обработать, которые в
штатный прибор не запустить, а посчитать хочется.Понятно, что эти данные должны представлять собой ряды изменения во времени какого-то параметра, пропорционального нейтронному потоку. И тогда по ним можно посчитать, как изменялась размножающая способность среды в том месте, откуда данные эти взяты.
Ладно, не буду темнить, конечно это сигналы внутререакторных детекторов прямого заряда, сокращенно ДПЗ.
Что это за детекторы и для чего они нужны?
Рассуждения о реакторах, больших и малых…
Есть такое редко используемое понятие «физический размер реактора». То есть, различают реакторы физически большие и, соответственно, физически маленькие.
Вот возьмем реактор на быстрых нейтронах БН-800. Его активная зона имеет диаметр около трех метров и высоту порядка метра. Но реактор этот считается физически маленьким. Нет смысла специально исследовать свойства отдельных частей этой зоны, они заранее определены конструкцией и загрузкой топлива. Почему это так? Нейтроны в быстрых реакторах не замедляются, а носятся по реактору со страшной скоростью, и невозможно заранее предсказать, в каком месте реактора он поглотится. А поглотившись, вызовет либо деление следующего ядра урана или плутония, или просто исчезнет без следа. Также невозможно сказать, через какую грань реактора он покинет его в случае утечки. Поэтому все части реактора отлично «видят», что происходит в других его закоулках и реагируют соответственно. Для управления таким реактором достаточно одного управляющего стержня, положение которого «видно» во всех остальных его частях.
Обратным примером является графитовый реактор РБМК. Его активная зона диаметром четырнадцать метров и высотой семь сложена из тысяч графитовых колонн по четверть метра в плане. В каждой колонне в центральном канале либо топливо, либо стержень управления. Нейтроны, вылетая из топлива, сразу попадают в необъятный объем графита, отличного замедлителя, замедляются, запутываются в нем, начинают дифундировать в небольшой области пространства, и, если попадают в топливный стержень, то совсем недалеко от места рождения. То есть, каждая часть реактора живет своей жизнью, «знает» и «чувствует» только окружающих соседей, а что делается за пределами родной околицы, за 5 – 6 шагов решетки, их, в общем-то, не интересует. Чтобы управлять таким реактором и поддерживать примерно одинаковую мощность в разных его частях и требуется знать, какая же мощность уже имеется в этих самых частях. И ионизационные камеры, расположенные за пределами реактора, такой информации дать уже не могут, они чувствуют только небольшие объемы зоны с краю, вблизи самой камеры. Что делается в середине такого физически большого реактора, камерам неизвестно.
Для этого придумали располагать в некоторых каналах какие-то датчики, которые бы указывали на уровень мощности в районе этого канала. Канал большой – примерно восемь сантиметров в диаметре – засунуть туда можно много чего. Более того, ученые были уверены, что они хорошо могут считать относительные мощности между соседними каналами, а вот разницу между дальними каналами уже программы считают с ошибкой - тем большей, чем больше расстояние между каналами. Поэтому в РБМК разместили 12 датчиков, каждый в центре своей большой области, на которые равномерно было разбито все пространство активной зоны. Показания этих датчиков подправляли данные межканальных расчетов, и оператор получал правильную информацию о мощности везде.
Наш реактор ВВЭР-1000 тоже физически большой, но не такой большой, как РБМК, поменьше. Одно время расчетные программы тоже плохо считали разность мощностей между отдельными топливными сборками (у нас физическая большивизна относится уже к пространству внутри топливной сборки – мощность топливных стержней в разных частях сборки уже сильнее зависят от обстановки в соседней сборке, чем на другом краю своей). А реактор получился достаточно энергонапряженным, топливо работает практически вблизи допустимых пределов. Чтобы их не превысить, надо хорошо знать, какая же на самом деле мощность в каждой сборки.
Для этого тоже придумали датчики. Но зона ВВЭР-1000 очень плотная, она вся забита топливными стержнями, и места, куда поставить датчик, практически нет. Есть одно – центральный стержень топливной сборки – это труба диаметром с топливный стержень – примерно девять миллиметров, но она пустая внутри. Вот в нее-то и надо было втиснуть детектор, по которому можно было бы определять мощность в его окрестностях.
Дело осложнялось еще и тем, что зона реактора ВВЭР-1000 оказалась неустойчива в особому виду колебаний – ксеноновым колебаниям. При этом явлении при небольшом отклонении мощности в верхней и нижней частях зоны начинались колебания – мощности выравнивались, проходили точку равновесия и менялись местами. И так раз за разом с периодом в 28 – 32 часа. Иногда эти колебания затухали сами собой, иногда неизменно продолжались день за днем, а иногда и шли в разгон. Следить за ними и управлять ими лучше всего было бы тоже с помощью внутриреакторных датчиков. Только их надо было разместить несколько штук по высоте.
В результате получилось такая инженерная конструкция: длинный стальной тонкостенный чехол маленького диаметра, так чтобы поместиться в просвет центрального стержня, в нем один за одним на всю высоту активной зоны размещены семь миниатюрных датчиков, соединенных линиями связи с внешним миром через разъем в верхней части чехла. Верхняя часть чехла выходит из активной зоны на самый верх реактора и там подключается к шлейфам, идущим к измерительной аппаратуре. Таких сборок в нашем проекте реактора предусмотрено 64 штуки. Но и этого на первых порах оказалось мало. Но это уже другая история, я ее как-нибудь соберусь рассказать.
Как же устроен этот датчик, названный датчиком прямого заряда ДПЗ? Нейтроны решили регистрировать по их способности создавать наведенную радиоактивность (здесь правда радиоактивность, а не реактивность). То есть, при попадании нейтрона в ядро, оно становится радиоактивным изотопом и через некоторое время распадается. Для ДПЗ был выбран изотоп родий-103. При попадании в него нейтрона он превращается, понятно дело, в родий-104, который с периодом полураспада сорок две секунды превращается в палладий-104, испуская электрон с энергией более двух мегаэлектронвольт. Тут все подходило, и период полураспада маленький, и энергия электрона большая.
Датчик устроили так: в середине тонкая родиевая проволочка-эмиттер, помещенная в стеклянный цилиндр-изолятор, вокруг него – фольга-коллектор. Нейтрон активирует ядро родия в проволочке, оно через сорок секунд испускает энергичный электрон, который за счет своей энергии может пролететь через стекло изолятора и попасть в коллектор. Коллектор получает отрицательный электрический заряд, а проволочка – положительный. При постоянном облучении нейтронами такой датчик образует конденсатор, который заряжается все сильнее и сильнее… Но хитроумные инженеры соединили эмиттер с коллектором проводами с измерительным прибором. По ним потек ток, который и могут измерить приборы.
Тут есть проблемы, и их огромная куча. Во-первых, ток очень мал – микроамперы. Во вторых, ток пропорционален потоку нейтронов, а не мощности энерговыделения. В третьих, датчик постоянно меняет свои свойства в нейтронном потоке, родий «выгорает». В четвертых, в линиях связи наводятся паразитные токи от окружающего, совсем неслабого, гамма излучения. В пятых, промеряемый объем ограничивается не всей сборкой, а всего шестью окружающими стержнями. Достаточно, чтобы свести все потуги измерить энерговыделение к нулю :(
Вы не поверите, но все эти проблемы были решены. Ну, измерительная аппаратура – это понятно, она была разработана еще в 70-е. Переход от нейтронного потока к мощности производится через специальные коэффициенты пропорциональности, зависящие от типа сборки, ее выгорания, мощности, концентрации бора вокруг нее и т.д. Изменение свойств родия учитывается измерением интеграла протекающего тока, протекшим зарядом, с соответствующими коэффициентами. Паразитные наводки устранены прокладкой вдоль «рабочих» линий связи линий «пустых», без датчика, которые дают фоновый ток, вычитаемый из рабочего сигнала. Учет того, что на ДПЗ влияют только шесть окружающих стержней – использованием результатов потвэльного расчета, дающего так называемый коэффициент нагрузки центральных твэлов.
И все заработало.
Хотелось вставить еще свежих данных, но не успел... Снег, господа! Завтра буде дале...
Ну и свежий котик, чтоб не скучно было
Сохранено
|
|
</> |
Оставить комментарий
Популярные посты:
Предыдущие записи блогера :
Архив записей в блогах:
Честно говоря, коммы типа "вы все ругаете, а в замен ничего предложить не можете" начинают надоедать. Вариантов, что можно предложить взамен - вагон. Вот, например, мой. Простейший. Всего 5 пунктов: 1. Выборность всего и вся - вплоть до участковых ...
Итак, я сейчас добиваю приложение по Балтике, и мною волюнтаристски было принято решение дописать Ирландию. Книга эта логически завершает когда-то начатый Клуб Дюма и описывает Тюдоровское завоевание Ирландии (1558-1604 годы), благо - описание до 1598 года есть. Для вложившихся в ...
Сегодня я открою вам маленький секрет. Особо напрягаться для получения результата не нужно. Просто необходимо выполнить ряд условий. Для начала вам нужно пройти аккредитацию на какое-нибудь крутое мероприятие. Вот мне, например, удалось попасть на "Территорию смыслов на Клязьме" . ...
Патриотизм - последнее прибежище негодяя. Сэмюэль Джонсон, 1775 год К вопросу о неистовых людях. Недавно упомянутый мною личный друг Главтролля, известный мордорский ватник Евгений Пригожин некоторое время назад был сфотографирован у могилы бывшего заключённого Александра ...
Депутат Госдумы Андрей Барышев («Единая Россия») внёс на рассмотрение нижней палаты законопроект, который предусматривает возвращение в России сезонного перевода времени — весной и осенью. Документ зарегистрирован в электронной базе законодательной деятельности Госдумы. Весной время на ...
