способ контроля содержания бора-10 в теплоносителе первого контура ядерного реактора
Классы МПК: | G21C17/02 устройства или приспособления для контроля замедлителей и теплоносителей |
Автор(ы): | Жемжуров Михаил Леонидович[BY], Левадный Валентин Александрович[BY] |
Патентообладатель(и): | Институт радиоэкологических проблем АН Республики Беларусь (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-04-23 публикация патента:
30.12.1994 |
Использование: в радиационно-технологическом контроле. Сущность изобретения: регистрируют плотности потоков нейтронов в двух различных диапазонах энергий (низко- и высокоэнергетичных). Определяют отношение плотностей потоков и по его уменьшению судят об увеличении содержания бора-10 в теплоносителе. Измерения проводят непосредственно на трубопроводе первого контура, работающего на мощности реактора. Метод позволяет повысить точность контроля и упростить процедуру. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ БОРА-10 В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ПЕРВОГО КОНТУРА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, заключающийся в измерении проходящего через теплоноситель нейтронного потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения контроля, измерения проводят непосредственно на трубопроводе первого контура, работающего на мощности реактора, причем регистрируют плотности потоков тепловых нейтронов с энергией до 0,6 эВ и эпитепловых нейтронов с энергией свыше 0,6 эВ, определяют их отношение и по уменьшению этого отношения судят об увеличении содержания бора-10 в теплоносителе. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерения проводят на выходе из реактора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к ядерным реакторам, а именно к контролю за содержанием бора-10 в теплоносителе первого контура ядерных реакторов. Известны химические способы контроля содержания бора (борной кислоты) в теплоносителе ядерного реактора, например хемилюминесцентный способ, заключающийся в отборе пробы теплоносителя, обработке ее люцигенином, щелочью и перекисью водорода, и измерении интенсивности хемилюминесцентного свечения, которая пропорциональна содержанию борной кислоты в пробе [1]. Недостатки данного способа следующие. Необходимость отбора пробы теплоносителя приводит к тому, что зачастую получаются непредставительные противоречивые результаты из-за несовершенства системы пробоотбора. На результаты контроля содержания борной кислоты в пробе влияют коррозионные примеси теплоносителя, методы регулирования водного режима первого контура, радиоактивное излучение воды первого контура. Кроме того, хемилюминесцентный способ не обеспечивает необходимой экспрессности и непрерывности контроля содержания бора в теплоносителе. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является нейтронно-активационный способ измерения концентрации бора-10 в теплоносителе ядерного реактора, заключающийся в облучении теплоносителя быстрыми нейтронами и регистрации нейтронов, проходящих через теплоноситель или отраженных тепловых нейтронов [2]. Нейтронно-абсорбционный способ не может быть реализован для достаточно оперативного контроля содержания бора в первом контуре при времени доставки порядка нескольких секунд, так как теплоноситель в это время представляет собой довольно мощный источник фоновых нейтронов 17N и его необходимо отводить из первого контура в байпасную линию, выдерживать в течение 2-5 мин для охлаждения, термостатирования и снижения активности 17N до приемлемой величины. Кроме того, выдержка теплоносителя обусловлена необходимостью исключить влияние фона запаздывающих нейтронов продуктов деления при их утечке из твэлов и нейтронов делящихся ядер, загрязняющих поверхности твэлов. Точность способа недостаточно высока из-за погрешности, вносимой регистрацией нейтронов, отраженных от окружающих стен и трубопроводов помещения, в котором установлен анализатор бора. Недостатком способа также является необходимость использования внешнего источника нейтронов (Pu-Be, Ra-Be, Po-Be и др.). Для обеспечения большой маневренности и безопасности реактора необходимо иметь экспрессную информацию о содержании бора (а точнее, поглощающего нейтроны изотопа бора-10) в теплоносителе с достаточно высокой точностью. Целью изобретения является повышение точности и упрощение контроля. Цель достигается тем, что в известном способе контроля содержания бора-10 в теплоносителе первого контура ядерного реактора, заключающемся в измерении проходящего через теплоноситель нейтронного потока, непосредственно на выходе работающего на мощности реактора регистрируют отношение плотностей потоков тепловых нейтронов с энергией до 0,6 эВ и эпитепловых нейтронов с энергией свыше 0,6 эВ и по уменьшению этого отношения судят об увеличении содержания бора-10 в теплоносителе. Сущность предлагаемого изобретения основывается на использовании в качестве источника быстрых нейтронов нейтронного излучения изотопа 17N, образующегося в водном теплоносителе путем активации 17О, в самом теплоносителе работающего реактора. Эксперименты и расчеты показывают, что его объемная мощность для реактора ВВЭР-1000 при работе на номинальной мощности достаточно велика и составляет 103-104 см-3 с-1. Физическая сущность способа состоит в том, что соотношение между плотностями потоков нейтронов низких и высоких энергий в водородсодержащей среде существенно зависит от концентрации сильных поглотителей тепловых нейтронов (10В) в данной среде из-за сильного селективного поглощения медленных нейтронов. Расчетно-экспериментальные исследования показывают, что при реально реализуемом в практике эксплуатации реакторов ВВЭП диапазоне концентрации борной кислоты 0-15 г/л функция пропускания борированной водой нейтронов достигает значений, близких к единице, при энергиях нейтронов 0,6 эВ и выше, т.е. заметная фильтрация медленных нейтронов в среде борированной воды происходит только при энергиях ниже 0,6 эВ. Это приводит к тому, что отношение плотностей потоков низко- и высокоэнергетичных нейтронов наиболее сильно зависит от концентрации борной кислоты в теплоносителе, если измерять отношение плотности потока тепловых нейтронов с энергией до 0,6 эВ к плотности потока эпитепловых нейтронов с энергией свыше 0,6 эВ. Практически просто осуществить данный способ по измерению отношения скорости счета 1/v - нейтронных детекторов в кадмиевом экране. Граничная энергия поглощения для плоского кадмиевого фильтра, равная 0,6 эВ, достигается при толщине фильтра![способ контроля содержания бора-10 в теплоносителе первого контура ядерного реактора, патент № 2025800](/images/patents/448/2025008/8776.gif)
![способ контроля содержания бора-10 в теплоносителе первого контура ядерного реактора, патент № 2025800](/images/patents/448/2025237/934.gif)
![способ контроля содержания бора-10 в теплоносителе первого контура ядерного реактора, патент № 2025800](/images/patents/448/2025010/949.gif)
![способ контроля содержания бора-10 в теплоносителе первого контура ядерного реактора, патент № 2025800](/images/patents/448/2025008/8776.gif)
![способ контроля содержания бора-10 в теплоносителе первого контура ядерного реактора, патент № 2025800](/images/patents/448/2025008/8776.gif)
Класс G21C17/02 устройства или приспособления для контроля замедлителей и теплоносителей