Методы градуировки органов регулирования системы управления и защит (ОР СУЗ) реактора, краткий обзор и их характеристика

Градуировка – это измерение изменения реактивности r при перемещении органа регулирования (ОР) на единицу длины по всей высоте а.з.

Взвешивание – это измерение физического веса (реактивности) ОР, полностью погруженного в а.з.

В зависимости от условий и требований к точности измерений используются следующие методы:

1) метод периода разгона ЯР;

2) метод сравнения (компенсации);

3) метод подкритического состоянию;

4) метод скачка плотности нейтронов.

При проведении физических экспериментов используют ЯР, позволяющий измерить ρ в широких пределах (2×10^-2β до 20β).

Метод периода разгона ЯР

Градуировка по этому методу связана с использованием закона связи между величинами Т и ρ (УОЧ) и закона роста мощности в надкритическом состоянии:

(9.6.1)

Критический ЯР с помощью градуированного ПС переводят в надкритическое состояние путем подъема ПС на высоту ΔH. Эта высота определяется предварительным расчетом. Далее по секундомеру определяют время достижения мощностью значений, отличающихся в два раза.

Время удвоения мощности

Метод периода разгона ЯР

По первой формуле или соответствующим таблицам находят высвобождаемую реактивность Δρ, соответствующую ΔH, и эффективность ПС.

(9.6.2)

Высвобожденную реактивность можно найти и на основе первой формулы, построив зависимость

в функции времени

Рис. Градуировочная кривая ЯР

Рис. Зависимость реактивности от глубины погружения ПС

По построенной зависимости ρ=f(H) можно найти положение ПС, соответствующее критсостоянию. При небольшом перемещении ПС зависимость ρ=f(H) можно считать линейной.

Градуировка ОР по периоду ЯР – основной способ, который позволяет определить дифференциальную и интегральную характеристики поглотителя в абсолютных единицах.

Недостатки данного метода:

невозможность в результате одного опыта определить большую реактивность (ρ<0,002, Т>15 с);

1) большая затрата времени на одно изменение;

2) потенциальная опасность измерений, т.к. ЯР находится в надкритическом состоянии.

Градуировка ОР по периоду разгона ЯР с большим источником нейтронов

Надкритический ЯР с источником описывается уравнением кинетики

решение которого имеет вид

(9.6.3)

Введя обозначение

уравнение перепишем в виде

Для построения полученной зависимости нужно знать N(t), N_под и N₀. Принята следующая методика определения указанных величин:

1) Методом обратного счета определяют критическое положение градуируемого ПС. С помощью других стержней его устанавливают в линейной части характеристики.

2) Зная H_кр ПС, его опускают на ΔH ниже критического уровня (по предварительной оценке Δρ<0,001) и измеряют N_{под .}

3) 3. После этого поднимают ПС на величину 2ΔH, делая ЯР надкритичным на величину Δρ, и находят зависимость N(t). Затем строится график y(t), из которого определяют период Т и по нему – истинное значение r, соответствующее перемещению ΔH.

Градуировка ОР в подкритическом ЯР

Измерение полной эффективности основывается на стационарном решении для подкритического ЯР:

После погружения ПС на величину ΔH₁ мощность уменьшится до уровня:

(9.6.4)

Данная формула позволяет построить зависимость ρ(H) в относительных единицах, т.к. величина N_ист остается неопределенной. Зная дифференциальную характеристику поглотителя на небольшом участке, переводят относительные единицы в абсолютные.

Метод сравнения (компенсации)

Этот метод позволяет градуировать любой регулятор путем сравнения его эффективности с эффективностью эталонного ПС. Одним ПС изменяется реактивность, а другие ПС это изменение компенсируют, так что

Градуировку можно проводить в критическом и подкритическом ЯР, но во втором случае трудно добиться одного и того же значения мощности до и после перемещения ПС. Этот метод позволяет найти физический вес любого ПС при условии Δρ_изм ρ_эт. Недостаток метода – интерференция ПС. Поэтому нужно выбирать такое расстояние между ними, чтобы можно было исключить взаимное влияние. Обычно этим методом определяют физический вес АР и АЗ, используя в качестве эталона стержни КС.

Метод скачка плотности нейтронов

Метод основан на том, что при скачкообразном уменьшении реактивности мощность, обусловленная МГН, уменьшается с уровня N₁ и N₂ на величину ΔN:

(9.6.4)

где N₀=N₁, N₁-ΔN=N₂.

Чем быстрее вводится ПС, тем точнее фиксируется N₂ после скачка на МГН и тем точнее измерение ρ. Определение мощности после сброса ПС наиболее точно осуществить методами осциллографирования. Обычно этот метод используется при взвешивании стержней АЗ, для которых нужно знать только их физический вес. Он не применим для построения дифференциальной и интегральной характеристик.