题名 | ADS零功率装置反应性监测技术实验研究 |
作者 | 万波
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答辩日期 | 2018-06
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文献子类 | 博士
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授予单位 | 中国科学院大学;中国科学院近代物理研究所
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授予地点 | 北京
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导师 | 徐瑚珊
; 张雪荧
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关键词 | Ads 次临界系统
数据采集系统
反应性监测
空间效应
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英文摘要 | 加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven subcritical System, ADS)是嬗
变反应堆乏燃料、降低核废料体积和放射性毒性、提高核资源利用率的有效手段。 ADS 作为一个反应堆系统,如何对它的次临界度进行在线监测是实现 ADS 安全 稳定运行的关键问题。在 ADS 运行过程中,由于燃耗、温度反馈等效应将引起
反应堆次临界度发生变化,实时监测反应堆反应性状态能够为加速器束流调节、
反应性控制等操作提供参考依据,从而确保系统始终处于安全工况。因此开展反 应堆反应性测量方法的探索是 ADS 研究的一个重要课题。本论文的主要工作是
搭建一套反应堆中子学实验数据采集系统,验证跳源法、脉冲中子源法以及逆动 态法等反应性测量方法在 ADS 工程中的应用,并且研究了空间效应对 ADS 深度 次临界测量的影响。 本文主要工作及研究结果如下: (1) 针对反应堆中子学实验要求搭建一套数据采集系统,并对该套数据采集系 统进行了相关实验测试。该系统基于 NI-5772 波形采集卡和 NI PXIe6614 计数器卡两种外设模块所搭建,并通过 LabVIEW 平台开发了相应的数据 采集程序。其中,NI-5772 卡可以对探测器输出的脉冲波形进行数字化处 理,而 NI PXIe6614 卡主要实现脉冲信号的计数功能。使用 NI-5772 采集 卡研究液体闪烁体探测器的 n-γ 甄别性能,主要通过电荷比较法和过零时 间法分析数字化脉冲波形,检验液闪探测器的 n-γ 分辨能力,测试结果表 明两种波形处理方法都能很好地将中子信号和 γ 信号区别开,NI-5772 采集 卡性能稳定,满足实验测量需求。此外,使用 NI PXIe6614 计数器卡在启 明星 1#次临界装置上开展了跳源实验测量装置的次临界度,不同探测器位 置处的测量结果表明启明星 1#装置的系统有效增殖因子在 0.98 附近,与 MCNP 模拟计算值相对比,相对误差在 0.5%以内,测量结果较好。 (2)采用跳源法测量了启明星 2#铅基堆分别装载 1002 根、986 根以及 970 根燃 料棒时的次临界度。测量结果在浅次临界条件下与 MCNP 模拟计算值基本
一致,符合较好;随着次临界度加深,实验测量值与理论值之间的差异也越来越大,因此跳源法用于深次临界度测量时将遇到困难。 (3)采用脉冲中子源法测量了铅基零功率装置 keff=0.94~0.99 范围内的四个次临 界度,并通过拟合瞬发中子衰减常数(拟合 α)法和瞬发中子-缓发中子面 积比(面积比)法分析铅基堆的反应性数值。拟合 α 法测量结果在浅次临
界条件下与理论值比较一致,对于深次临界情况,实验值与理论值之间差 异明显,其中最大相对误差可达 2.63%,不能满足反应性测量精度要求。 结合MCNP模拟计算对拟合α法测量结果进行修正之后各个次临界度情况 下不同位置处探测器的测量结果与理论值之间的相对误差均在 0.5%以内,
空间效应的影响得以消除。面积比法测量结果在深次临界堆芯结构情况下 同样存在很强的空间效应,经过 MCNP 模拟计算修正之后实验值与理论值
基本一致。研究结果表明脉冲中子源法是确定反应堆深次临界度的有效手 段。 (4)利用逆动态法监测反应堆运行过程中反应性的变化情况。启明星 2#-铅基堆 的初始次临界深度为-1310pcm,由逆动态法分析在该初始状态下不同控制
棒插入堆芯前后系统次临界度实时变化情况,并从中提取出各个控制棒的
反应性价值。由于控制棒插入堆芯之后引起反应堆中子通量密度分布形状 发生改变,导致测量的结果与参考值之间的相对误差最大达到了 23%。结 合 MCNP 模拟计算修正形状函数变化带来的影响,发现实验值与参考值之
间的误差明显减小;同时,对于小反应性引入,远离控制棒的位置处探测
器受到空间效应的影响较小,直接使用逆动态法测量的结果与真实值比较 一致,因此逆动态法可作为将来 ADS 反应性连续监测的一种备选方案。 |
语种 | 中文
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内容类型 | 学位论文
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源URL | [http://119.78.100.186/handle/113462/60781] |
专题 | 近代物理研究所_散裂靶室(ADS)
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推荐引用方式 GB/T 7714 |
万波. ADS零功率装置反应性监测技术实验研究[D]. 北京. 中国科学院大学;中国科学院近代物理研究所. 2018.
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