Об определении умножения нейтронов методом Росси-альфа

15.06.2021 2021 - №02 Физика и техника ядерных реакторов

В.А. Грабежной В.А. Дулин В.В. Дулин Г.М. Михайлов

https://doi.org/10.26583/npe.2021.2.05

Представлены результаты определения коэффициента размножения на мгновенных нейтронах в подкритическом состоянии однозонной сборки БФС, полученные методом нейтрон-нейтронных совпадений, для которого влияние погрешности значения βэфф при определении коэффициента размножения оказалось несущественно. Активная зона сборки состояла из стержней, заполненных таблетками металлического обедненного урана и двуокиси урана 37%-го обогащения и плутония 95%-го обогащения, натрия, нержавеющей стали и Al2O3. Отражателем служила нержавеющая сталь.

В отличие от удобного для определения подкритических состояний реакторов метода обращённого решения уравнений кинетики (ОРУК) метод нейтрон-нейтронных совпадений практически не зависит от погрешности значения эффективной доли запаздывающих нейтронов βэфф.

Если в методе ОРУК величина реактивности получается в долях βэфф, т. е. из измерения запаздывающих нейтронов, то метод нейтронных совпадений основан на прямом измерении величины (1 – kр)2, где kр – эффективный коэффициент размножения на мгновенных нейтронах. Полный коэффициент размножения определяется как kэфф = kр + βэфф. Если, например, kэфф ≈ 0,9 (что характерно для определения кампании выгорания топлива), то именно погрешность в определении kр является главной в сравнении с погрешностью в βэфф. Так, 10%-я погрешность в βэфф величиной 0,003 – 0,004 (характерная для плутониевых бридеров) даст вклад в значение погрешности 1 – kэфф, равный 1 – kр + βэфф ≈ 0,0035, т.е. приблизительно 0,3, а не 10%, как в методе ОРУК.

Были проведены измерения Росси-альфа с использованием двух 3Не-счетчиков и временного анализатора. Ширина канала измерений Δt равнялась 1,0 мкс. Из измерений получается значение коэффициента размножения на мгновенных нейтронах. При этом рассчитывался пространственно-изотопный корреляционный фактор для среды с источником с применением величин Φ(x) –решения неоднородного уравнения для потока нейтронов и Φ+(x) – решения сопряжённого неоднородного уравнения.

Приведено сравнение результатов эксперимента Росси-альфа и измерений подкритической сборки БФС-73 стандартным методом ОРУК в определении величины коэффициента размножения. Данные метода ОРУК незначительно отличаются от результатов метода Росси-альфа на всём интервале изменения подкритичности с увеличением подкритичности состояния однозонной сборки БФС-73.

Выполнить метод нейтрон-нейтронных совпадений на энергетических быстрых реакторах невозможно, но на их моделях, создаваемых на стенде БФС, можно, что и было проделано.

Ссылки

1. Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Экспериментальная физика реакторов. – М.: Энергоатомиздат, 1994. – С. 116-119.
2. Дулин В.А., Дулин В.В. Об измерении подкритических состояний размножающих сред методом Росси-альфа. // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 1998. – № 5. – с. 25-28.
3. Tsutomu Iijima. On the Background Counts in the Rossi-alpha Experiment. // Nukleonik. – 1968. –Band 11. – Heft 3. – P. 157.
4. Михайлов Г.М., Дулин В.А. Измерение βэфф методом Росси-α. // Атомная энергия. – 1995. – Т. 78. – Вып. 3. – С.151-155.
5. Грабежной В.А., Дулин В.А., Дулин В.В. О пространственных поправках в экспериментах Росси-a. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2015. – № 4. – с. 111-123.
6. Takeshi Sakurai, Shigeaki Okajima. Experimental Core for Experiments of Effective Delayed Fraction βeff. // Progress in Nuclear Energy. Special Issue. – 1970. – Vol. 35. – No. 2. – PP. 140-156.
7. Марчук Г.И., Орлов В.В. К теории сопряженных функций. В сб. «Нейтронная физика». – М.: Госатомиздат, 1961. – С. 31-34.
8. Дулин В. В., Матвиенко И. П. Определение глубокоподкритичности состояний размножающих сред методом Росси-α. // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2002. – № 1. – С. 9-15

Метод нейтрон-нейтронных совпадений метод Росси-альфа пространственно-изотопный корреляционный фактор коэффициент размножения на мгновенных нейтронах

Ссылка для цитирования статьи: Грабежной В.А., Дулин В.А., Дулин В.В., Михайлов Г.М. Об определении умножения нейтронов методом Росси-альфа. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2021. – № 2. – С. 50-57. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.2.05 .