R eaktortechnika

1. Reaktortechnika Aktívzóna-felügyelet

2. Tartalom • Ex-core monitorozó rendszer • Általában • Neutrondetektorok • Elhelyezkedése • Súlyfüggvénye • Egyéb mérések • In-core monitorozó rendszer • Alapelvek • Detektorfajták • Hőmérsékletmérés • Adatok kiterjesztése

3. Ex-core monitorozás • Cél • az reaktor teljesítményének meghatározása • Időbeli követése • Reaktorfizikai kísérletek (kritikusság) • Eszköz • Külső neutrondetektorok • Kalorikus mérések

4. Előnyök • Gyors válasz • Neutronfluxus mérsékelt • Nincsen kiégés • Korlátozott gamma-háttér • Alacsony hőmérséklet • Légköri nyomás • Könnyű hozzáférhetőség • Nincsen szükség a reaktortartályon átvezetésre

5. Neutrondetektorok • 12 nagyságrendet kell átfogni • Több tartományra szokás osztani • Indítási, • Közbenső, • Teljesítménytartomány • Modern detektorokkal a tartományok száma csökkenthető • Kalibráció szükséges – kalorikus mérések • Nem elég egy tartomány - kiégés Teljesímény- Közbenső Indítási 100 102 Fluxus, [ncm-2s-1] 104 106 108 1010

6. Neutrondetektorok • Mindig ionizációs kamrák • Hasadási kamrák • Jól diszkriminálható a gamma-háttér • 10BF3 kamrák • 3He proporcionális számlálók • Nagyon érzékeny • Gamma-kompenzálás kettős kamrával

7. Neutrondetektorok Pakson • Indítási tartomány: KNK-15 • Hasadási kamra • Impulzusüzem • Fontos a jó háttérelnyomás • Közenső tartomány: KNK-4 • 3He töltésű detektor • Kompenzálás 4He töltettel • Teljesítménytartomány: KNK-3 • 10B detektor • Áramüzem • Kompenzálókamrában nincsen 10B bevonat

8. A neutrondetektorok elhelyezkedése • Több detektorra van szükség • Az aktív zóna körül • Axiálisan • Azimutálisan • Fluxusnagyság szerint • A reaktortartály és a betonakna között • A betonakna furataiban • Termikus detektorok – moderátor biztosítandó • VVER-440: 24 darab detektor függőleges csövekben • PWR: általában a légrésben • A detektorok felhúzhatóak • Szerviz • Kiégés

9. Jelek felhasználása • Összteljesítmény • Axiális offszet • Teljesítménydőlés (radiális asszimetria) • VVER-440 • Nincsen xenonlengés • Összteljesítmény és dőlés • VVER-1000, PWR • Xenonlengéssel terhelt • Lengésszabályozás

10. Súlyfüggvény • Mennyire jellemzi egy ex-core detektor jele az aktív zónát? • Csak gyors neutronok juthatnak ki • A reaktor optikailag vastag • Súlyfüggvény: adott helyen keletkező hasadási neutron által okozott detektorjel • Nem mérhető, de számítható • Számítása körülményes

11. Súlyfüggvény VVER-440 • Mone Carlo módszerrel • Forward eljárással

12. Súlyfüggvény – VVER-440 • Egy kazetta egy nagyságrendet csökkent • Lényegében kizárólag a legközelebbi kazettákat látja • Kevés információt ad a térbeli teljesíményeloszlásról

13. Ex-core detektorok a gyakorlatban • Súlyfüggvény nehezen meghatározható • Összteljesítmény • Kalibrálás • Különféle üzemállapotokra • Közöttük interpoláció • Teljesíményeloszlás globális jellemzői • Főleg a xenonlengés kezeléséhez

14. In-core monitorozás • Az ex-core detektorok gyakorlatilagcsak integrális jellemzőket adnak meg • Az aktív zóna részletes felügyelete szükséges • Üzemi korlátok betartása, pl. hőfluxus • A fejlődéssel a tartalékok csökkennek • Ideális: lokális paraméterek mérése a pálcaszinten • Kivitelezhetetlen • Kompromisszum • Nagyszámú lokális mérést végezni • Számításos eljárással meghatározni az összes lokális jellemzőt • Ez a „kiterjesztés”

15. In-core monitorozórendszer követelményei • Lokális jellemzők meghatározása • Nagy térbeli felbontással • Üzemviteli információk biztosítása (kiégésszámításhoz, stb) • Kis méret • Mostoha körülmények elviselése az aktív zónában • Nyomás • Fluxus • Sugárkárosodás • Élettartam

16. In-core monitorozórendszer elemei • Neutrondetektorok • Hőmérők • Számítógépi adatgyűjtő és feldolgozó

17. In-core neutrondetektorok – Aktivációs • Huzalt vagy gömböket aktiválnak a reaktorban • Rendszerint axiálisan viszik át párhuzamos csatornákon • Legrégebbi eljárás, elavult • Előnyök • Mérés a reaktoron kívül (pontos) • Kiégés elhanyagolható • Hátrányok • Mechanikai prolémák, nehézkes • Tömítések • Időszükséglet • Automatizálás

18. In-core neutrondetektorok – Miniatűr ionizációs kamrák • Rendszerint kisméretű hasadási kamrák • Léteznek tenyésztő detektorok • Előnyök • Pontosság • Azonos hatáskeresztmetszet a hasadóanyaggal • Ez BWR-ben előnyös (spektrum térben sokat változik) • Hátrányok • Gyors kiégés • Nagyfeszültségű kábelezés • Esetenként mozgatás szükséges (kiégés miatt)

19. In-core neutrondetektorok - SPND Szigetelés • „Self powered neutron detector” • Emitterben magreakciók • Neutronbefogás • Befogási gamma és reakciói • Béta-elektron • Gamma háttér • Emitteranyagok • Ródium • Hafnium • Ezüst, vanádium, platina, Kobalt, ... • A detektor áramgenerátorként viselkedik A Emitter Kollektor

20. In-core neutrondetektorok - SPND • Előnyök • Egyszerűség, olcsóság • Kis méret, szilárdság • Nem szükséges tápfeszültség (kábelezési problémák!) • Szinte korlátlan sugártűrés • Hátrányok • Kis érzékenység • Kiégés

21. In-core neutrondetektorok - SPND T1/2=4.4m E=51keV 104mRh • Válaszidő • Prompt • A sugárzásos befogás fotonjából • Késő • A béta-elektronokból (n,g) 104Rh T1/2=42s 103Rh 104Pd log I T

22. In-core hőmérsékletmérés • Rendszerint a kazetták feje felett (kilépő hőmérséklet) • Mérés termoelemekkel • Két eltérő fém • Egy ponton összesajtolva • A feszültség függ a hőmérséklettől • Zajhőmérők • Fémben • Az elektronzaj függ a hőmérséklettől • Szilárdtestfizikai összefüggés • Nem terjedt el

23. Az in-core mérőrendszer elrendezése - VVER-1000 • Hőmérsékletmérés a kazetták mintegy felében • SPND a kazettták közel harmadában (7 detektor/kazetta) • Eszközök a kazetta központi csövében

24. Mérési adatok kiterjesztése • Kapcsolt kódrendszer • Neutrontranszport • Kiégés (detektorok is!) • Termohidraulika • A mérési eredményekre illesztve • Biztonsági jellemzőket számít • Minden fűtőelempálcára, szakaszokban • Lineáris teljesítménysűrűség, forráskrízis, stb • Modern rendszerekben • Online adatszolgáltatás • A reaktorvédelmi rendszer része lehet