[发明专利]一种监测次临界反应堆反应性的方法

说明书

本发明涉及一种监测次临界反应堆反应性的方法，在反应堆的两处不同位置放置中子探测器用于获取中子计数率，用两个探测器记录到的中子计数率的比值C来表征中子通量密度空间分布形状的特征参数；逐渐改变反应堆的反应性，并记录同一时刻的中子计数率的比值C和有效增殖系数k_eff；拟合出各个时刻中子计数率的比值C与有效增殖系数k_eff的刻度曲线图；在实际监测反应堆的反应性时，实时记录两个中子探测器的中子计数率，得到二者的比值，将其代入刻度曲线图中，即可得到反应堆的有效增殖系数。本发明较传统方法更直观、简单、方便，可在线实时监督系统的反应性变化，并不受外源强度影响，避免了传统方法在深次临界情况下需要进行空间效应修正的困扰。

技术领域

本发明属于核反应堆的反应性监测技术，具体涉及一种监测次临界反应堆反应性的方法。

背景技术

加速器驱动的次临界系统(ADS嬗变系统)是利用加速器产生的高能离子轰击散裂靶产生高通量、高能量中子，用产生的中子作为中子源来驱动次临界反应堆系统，该次临界反应堆在散裂中子源驱动下在一定的高功率水平运行。而临界装置(即零功率反应堆)则是在中子有效倍增因子k_eff＝1的情况下运行，无需监督，只需要释放其后备反应性用以弥补运行中由于燃料燃耗所引起的反应性降低。在临界装置设计时，需要有一个较大的后备反应性，如对于大型压水堆，反应堆初装量k＝1.26，多出的反应性和停堆深度所需要的反应性则通常需要靠控制棒、可燃毒物棒和硼溶液浓度进行补偿和控制，但对于如此大的后备反应性，ADS是绝对不允许的。ADS次临界反应堆是在次临界状态下(即k_eff1)运行，没有后备反应性，随着运行时间的增加，由于核燃料的燃耗增加，k_eff在不断的减小，另一方面如果堆内有增殖材料，则随着ADS运行而使k_eff增加，因此k_eff的变化将影响ADS功率稳定运行，为了使ADS功率维持稳定，必须随时对k_eff进行监测，当监测的k_eff变化超出功率允许波动的范围后，对ADS的加速器束流进行调整，以使ADS在一定功率下运行。

目前，国际上尚未有ADS嬗变系统工程化应用的先例。为此，中国原子能科学研究院设计并建造了启明星Ⅱ号“双堆芯”零功率实验装置(即水堆和铅堆)，开展ADS嬗变系统工程化基础研究，为高功率ADS工程建设获取大量自主的ADS堆物理与堆靶耦合特性的关键实验数据，水堆主要侧重于原理性验证以及热中子能谱环境下的基准性验证实验研究，铅堆主要侧重于工程性验证以及快中子能谱环境下的基准性验证试验研究；ADS反应性监督与测量在铅堆上进行。

次临界反应堆反应性的测量方法有跳源法、脉冲中子源法、Ross i-α、Feynma-α法等等，这些传统方法无一不是受外源强度影响、得到的结果需要经过诸多处理才能得到次临界度，如在深次临界情况下要进行空间效应修正。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种简单有效的监测次临界反应堆反应性的方法，从而在线实时监督系统的反应性变化，并不受外源强度影响，避免传统方法在深次临界情况下需要进行空间效应修正的困扰。

本发明的技术方案如下：一种监测次临界反应堆反应性的方法，在反应堆的两处不同位置放置中子探测器用于获取中子计数率，用两个所述中子探测器记录到的中子计数率的比值C来表征中子通量密度空间分布形状的特征参数；逐渐改变反应堆的反应性，并记录同一时刻的中子计数率的比值C和有效增殖系数k_eff；建立坐标系，通过所记录的各个时刻中子计数率的比值C与有效增殖系数k_eff拟合出C与k_eff的刻度曲线图；在实际监测次临界反应堆的反应性时，实时记录两个所述中子探测器的中子计数率，得到二者的比值，并将其代入制成的刻度曲线图中，即可得到此时反应堆的有效增殖系数。

进一步，如上所述的监测次临界反应堆反应性的方法，其中，所述中子探测器采用BF₃计数管。