[發明專利]一種監測次臨界反應堆反應性的方法

有效

• 申請號: 201910201201.0
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109903866B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 劉洋;羅皇達;朱慶福;周琦;梁淑紅;王藩
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C17/104
• 分類號: G21C17/104;G21C17/108
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種監測次臨界反應堆反應性的方法，在反應堆的兩處不同位置放置中子探測器用于獲取中子計數率，用兩個探測器記錄到的中子計數率的比值C來表征中子通量密度空間分布形狀的特征參數；逐漸改變反應堆的反應性，并記錄同一時刻的中子計數率的比值C和有效增殖系數k_eff；擬合出各個時刻中子計數率的比值C與有效增殖系數k_eff的刻度曲線圖；在實際監測反應堆的反應性時，實時記錄兩個中子探測器的中子計數率，得到二者的比值，將其代入刻度曲線圖中，即可得到反應堆的有效增殖系數。本發明較傳統方法更直觀、簡單、方便，可在線實時監督系統的反應性變化，并不受外源強度影響，避免了傳統方法在深次臨界情況下需要進行空間效應修正的困擾。

技術領域

本發明屬于核反應堆的反應性監測技術，具體涉及一種監測次臨界反應堆反應性的方法。

背景技術

加速器驅動的次臨界系統(ADS嬗變系統)是利用加速器產生的高能離子轟擊散裂靶產生高通量、高能量中子，用產生的中子作為中子源來驅動次臨界反應堆系統，該次臨界反應堆在散裂中子源驅動下在一定的高功率水平運行。而臨界裝置(即零功率反應堆)則是在中子有效倍增因子k_eff＝1的情況下運行，無需監督，只需要釋放其后備反應性用以彌補運行中由于燃料燃耗所引起的反應性降低。在臨界裝置設計時，需要有一個較大的后備反應性，如對于大型壓水堆，反應堆初裝量k＝1.26，多出的反應性和停堆深度所需要的反應性則通常需要靠控制棒、可燃毒物棒和硼溶液濃度進行補償和控制，但對于如此大的后備反應性，ADS是絕對不允許的。ADS次臨界反應堆是在次臨界狀態下(即k_eff1)運行，沒有后備反應性，隨著運行時間的增加，由于核燃料的燃耗增加，k_eff在不斷的減小，另一方面如果堆內有增殖材料，則隨著ADS運行而使k_eff增加，因此k_eff的變化將影響ADS功率穩定運行，為了使ADS功率維持穩定，必須隨時對k_eff進行監測，當監測的k_eff變化超出功率允許波動的范圍后，對ADS的加速器束流進行調整，以使ADS在一定功率下運行。

目前，國際上尚未有ADS嬗變系統工程化應用的先例。為此，中國原子能科學研究院設計并建造了啟明星Ⅱ號“雙堆芯”零功率實驗裝置(即水堆和鉛堆)，開展ADS嬗變系統工程化基礎研究，為高功率ADS工程建設獲取大量自主的ADS堆物理與堆靶耦合特性的關鍵實驗數據，水堆主要側重于原理性驗證以及熱中子能譜環境下的基準性驗證實驗研究，鉛堆主要側重于工程性驗證以及快中子能譜環境下的基準性驗證試驗研究；ADS反應性監督與測量在鉛堆上進行。

次臨界反應堆反應性的測量方法有跳源法、脈沖中子源法、Ross i-α、Feynma-α法等等，這些傳統方法無一不是受外源強度影響、得到的結果需要經過諸多處理才能得到次臨界度，如在深次臨界情況下要進行空間效應修正。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種簡單有效的監測次臨界反應堆反應性的方法，從而在線實時監督系統的反應性變化，并不受外源強度影響，避免傳統方法在深次臨界情況下需要進行空間效應修正的困擾。

本發明的技術方案如下：一種監測次臨界反應堆反應性的方法，在反應堆的兩處不同位置放置中子探測器用于獲取中子計數率，用兩個所述中子探測器記錄到的中子計數率的比值C來表征中子通量密度空間分布形狀的特征參數；逐漸改變反應堆的反應性，并記錄同一時刻的中子計數率的比值C和有效增殖系數k_eff；建立坐標系，通過所記錄的各個時刻中子計數率的比值C與有效增殖系數k_eff擬合出C與k_eff的刻度曲線圖；在實際監測次臨界反應堆的反應性時，實時記錄兩個所述中子探測器的中子計數率，得到二者的比值，并將其代入制成的刻度曲線圖中，即可得到此時反應堆的有效增殖系數。

進一步，如上所述的監測次臨界反應堆反應性的方法，其中，所述中子探測器采用BF₃計數管。