Основы теории ядерных реакторов (стр. 91 )

После чего начинается третий шаг экспериментальных измерений: градуируемый поглотитель из положения Н2 перемещается вверх в положение Н3 (на величину DН3 = Н3 – Н2); реактор начинает разгоняться; в процессе разгона мощности измеряется величина установившегося периода удвоения мощности реактора (Т2)3, по которой из решения уравнения «обратных часов» находится величина положительной реактивности r3, вызвавшей разгон реактора с таким периодом. После чего реактор снова возвращается в состояние критичности на исходном уровне МКУМ с помощью постороннего (не градуируемого) поглотителя и стабилизируется на нём.

И так далее: шаговые перемещения градуируемого поглотителя вверх и соответствующие им измерения величины установившегося периода удвоения мощности продолжаются до тех пор, пока градуируемый поглотитель не достигнет ВКВ (верхнего концевого выключателя), после чего реактор опять возвращается на МКУМ с помощью постороннего подвижного поглотителя.

Обработка результатов измерений и построение кривых интегральной и дифференциальной эффективности градуируемого стержня-поглотителя. Результаты фиксации положений градуируемого поглотителя, измерений периодов удвоения мощности реактора Т2, извлечённых по ним значений реактивности и расчётов величин интегральной и дифференциальной эффективности сводятся в компактную таблицу (см. ниже).

Таблица 21.1. Результаты измерений и расчётов характеристик поглотителя методом разгона.

№	Нi-1, см	DHi,	Нi = Hi-1+DHi	(T2)i,	Dri из решения УОЧ	r(Нi)	(Hi)ср = 0.5(Нi-1+ Hi)	¶r/¶H = Dri/DHi
1 2 3 . . . m	0 H1 H2 . . . Нm-1	DH1 DH2 DH3 . . . DHm	H1 = DH1 H2 = H1+ DH2 H3 = H2+ DH3 . . . Hm=Hm-1+DHm (ВКВ)	(T2)1 (T2)2 (T2)3 . . . (T2)m	Dr1 Dr2 Dr3 . . . Drm	r1=Dr1 r2=Dr1+Dr2 r3=Dr1+Dr2+Dr3 . . m rm = S Dri i=1	Нср1 Hср2 Hср3 . . . Нср m	(¶r/¶H)1 (¶r/¶H)2 (¶r/¶H)3 . . . (¶r/¶H)m

По результатам таблицы строятся кривые интегральной и дифференциальной эффективности отградуированного поглотителя (рис.21.10).

r(Н)

Dr1+Dr2+Dr3+Dr4

Dr1+Dr2+Dr3

Dr1+Dr2

Dr1

Н

0 Н1 Н2 Н3 Н4

DН1 DН2 DН3 DН4

Dr4/DН4

Dr3/DН3

Dr2/DН2

Dr1/DH1

0 Н1 Н2 Н3 Н4 Н

Рис.21.10. Построение кривых интегральной и дифференциальной эффективности поглотителя по данным таблицы 21.1.

Здесь уместны пару слов в пояснение формул таблицы 21.1. Если результат вычисления при первом измерении сразу даёт величину интегральной эффективности градуируемого поглотителя в положении Н1, потому что вычисленная по измеренному периоду (Т2)1 величина изменения реактивности Dr1 явилась результатом подъёма поглотителя от НКВ до положения Н1, то во всех последующих измерениях величина интегральной эффективности должна находиться как сумма всех изменений реактивности, явившихся результатами шагового подъёма поглотителя от НКВ до рассматриваемого конечного положения (Нi).

Что касается величины дифференциальной эффективности, то при перемещении поглотителя от предыдущего положения (Нi-1) до рассматриваемого (Нi) на величину DНi величина Dri/DHi является не локальной дифференциальной эффективностью поглотителя в каком-то положении, а средней величиной дифференциальной эффективности в диапазоне перемещения DНi, а потому она должна быть отнесена к середине этого интервала Нср i = 0.5 (Нi-1 + Hi), положение которой и вычисляется в предпоследнем столбце таблицы. На графике кривой дифференциальной эффективности это среднее значение (¶r/¶Н)i отсчитывается во всех случаях от общего нуля.

21.11.2.  Метод компенсации. Использование метода компенсации при градуировке подвижных поглотителей (или их групп) подразумевает наличие в составе подвижных поглотителей реактора хотя бы одного поглотителя (группы) с достоверно измеренными и построенными характеристиками. Будем называть этот поглотитель эталонным поглотителем. Этот метод не столь универсален, как метод разгона, но он является более быстрым.

Суть метода. Метод основан на том, что любое перемещение вверх градуируемого поглотителя всегда можно скомпенсировать определённым перемещением эталонного стержня вниз, то есть так, что сообщаемая реактору градуируемым поглотителем положительная реактивность будет в точности равна по величине отрицательной реактивности, сообщаемой реактору за счёт перемещения эталонного поглотителя. Единственным ограничением в использовании этого метода является условие: физический вес эталонного поглотителя желательно иметь несколько большим, чем предполагаемый физический вес градуируемого поглотителя.

Исходное состояние. Ядерный реактор критичен на МКУМ (по той же причине, что и при градуировке методом разгона), причём градуируемый поглотитель находится на НКВ, а критичность реактора поддерживается с помощью эталонного поглотителя, то есть малыми перемещениями эталонного поглотителя добиваются стабилизации мощности реактора на определённом уровне в течение 3 – 5 минут.

За положением и перемещениями поглотителей оператор следит по штатным измерителям точного положения их. Мощность контролируется с помощью штатного измерителя нейтронной мощности реактора.

Последовательность действий. Градуируемый поглотитель поднимается с НКВ на некоторую величину DН1 в положение Н1, и сообщаемая при этом реактору положительная реактивность Dr1 сразу же компенсируется адекватным перемещением эталонного поглотителя из исходного положения Нэо на некоторую величину DНэ1 в положение Нэ1. После точной стабилизации реактора на исходном уровне мощности (МКУМ) записываются положения градуируемого и эталонного поглотителей Н1, Нэ0 и Нэ1.

r(Н) rэ(Нэ) Эталонный стержень

Градуируемый стержень

Drэ1

Drэ1=Dr1

0 Н1 Н2 ВКВ Н 0 Нэ2 Нэ1 Нэо ВКВ Нэ

Рис.21.11. К пояснению идеологии градуировки поглотителя методом компенсации.

Следующий шаг: градуируемый стержень из положения Н1 поднимается на некоторую величину DН2 в положение Н2, а возникающая за счёт этого перемещения положительная реактивность сразу же компенсируется перемещением эталонного стержня вниз из положения Нэ1 в положение Нэ2 (то есть на некоторую величину DНэ2) и сразу после стабилизации мощности реактора на исходном уровне мощности (МКУМ) записываются положения обоих поглотителей в активной зоне.

Далее такие шаговые действия повторяются до тех пор, пока градуируемый стержень не достигнет верхнего концевого выключателя.

Обработка результатов измерений. Все зафиксированные в каждом перемещении значения положений обоих поглотителей и результаты последующих расчётов удобно свести в следующую таблицу.

Таблица 21.2. Результаты измерений и расчётов характеристик поглотителя методом компенсации.

№	Градуируемый поглотитель	Эталонный поглотитель	Dri=rэi-rэ i-1 (по кривой ИЭ эталонного погл.)	r(Нi) = m = S Dri i=1	(¶r/¶H)i = = Dri/DHi
Нi-1	Нi	DHi=Hi –Hi-1	Нсрi = (Hi-1+ Hi)/2	Hэ i-1	Hэi
1 2 3 … m	0 H1 H2 … Hm-1	H1 H2 H3 … Hm	DH1 = H1 DH2 = H2-H1 DH3 = H3-H2 … DHm = Hm-Hv-1	H1/2 Hср2 Hср3 … Hср m	Hэ0 Нэ1 Нэ2 … Hэ m-1	Нэ1 Нэ2 Нэ3 … Hэ m	Dr1 Dr2 Dr3 … Drm	r(Н1) = Dr1 Dr1+Dr2 Dr1+Dr2+Dr3 m … S Dri i=1	Dr1/DH1 Dr2/DH2 Dr3/DH3 … Drm/DHm

Кривые интегральной и дифференциальной эффективности градуируемого поглотителя строятся по данным табл.21.2 точно таким же образом, как и при градуировке методом разгона мощности реактора.

21.11.3.  Особенности градуировки методом компенсации при очень тяжёлом эталонном поглотителе. Если эталонный поглотитель очень тяжёл (то есть его физический вес в несколько десятков раз больше физического веса градуируемого поглотителя), то описанная методика для градуировки непригодна, так как обычный для градуировки шаг подъёма градуируемого поглотителя (DHi » 15 – 20 cм) компенсируется очень малым перемещением эталонного поглотителя вниз (доли сантиметра), из-за чего воспользоваться кривой интегральной эффективности эталонного поглотителя для нахождения r(Нэ i-1) и r(Нэi) для определения Dri с должной степенью точности оказывается невозможным: точки на кривой интегральной эффективности очень близко расположены друг к другу.

В этом случае для вычисления значений Dri пользуются кривой не интегральной, а дифференциальной эффективности эталонного поглотителя: