Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива
Описаны результаты и особенности анализа эксперимента по измерению эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива реактора ВВР-М с применением аппаратурно-методической системы измерения нейтронных шумов топливосодержащих материалов и различных методов обра...
Saved in:
| Published in: | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
|---|---|
| Date: | 2006 |
| Main Authors: | , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2006
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127876 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива / А.А. Ключников, В.Т. Котляров, А.А. Кучмагра, Г.И. Одинокин, Е.Е. Олейник, В.Н. Павлович, В.Б. Шостак, С.А. Стороженко, С.В. Ярошенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 4. — С. 22-29. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860252033221656576 |
|---|---|
| author | Ключников, А.А. Котляров, В.Т. Кучмагра, А.А. Одинокин, Г.И. Олейник, Е.Е. Павлович, В.Н. Шостак, В.Б. Стороженко, С.А. Ярошенко, С.В. |
| author_facet | Ключников, А.А. Котляров, В.Т. Кучмагра, А.А. Одинокин, Г.И. Олейник, Е.Е. Павлович, В.Н. Шостак, В.Б. Стороженко, С.А. Ярошенко, С.В. |
| citation_txt | Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива / А.А. Ключников, В.Т. Котляров, А.А. Кучмагра, Г.И. Одинокин, Е.Е. Олейник, В.Н. Павлович, В.Б. Шостак, С.А. Стороженко, С.В. Ярошенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 4. — С. 22-29. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| description | Описаны результаты и особенности анализа эксперимента по измерению эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива реактора ВВР-М с применением аппаратурно-методической системы измерения нейтронных шумов топливосодержащих материалов и различных методов обработки экспериментальных данных.
Описано результати та особливості аналізу експерименту з вимірювання ефективного коефіцієнта розмноження нейтронів у сховищі відпрацьованого ядерного палива реактора ВВР-М із застосуванням апаратурно-методичної системи вимірювання нейтронних шумів паливовмісних матеріалів і різних методів обробки експериментальних даних.
The results and peculiarities of the analysis of the experiment for measurement of neutron effective multiplication factor in the depository of the spent nuclear fuel using the methodical system for fuel containing materials neutron noise measurement is described.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:44:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
22 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006
УДК 621.039.5
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА РАЗМНОЖЕНИЯ НЕЙТРОНОВ
В ХРАНИЛИЩЕ ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
А. А. Ключников, В. Т. Котляров, А. А. Кучмагра, Г. И. Одинокин,
Е. Е. Олейник, В. Н. Павлович, В. Б. Шостак
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Чернобыль
С. А. Стороженко, С. В. Ярошенко
Институт ядерных исследований НАН Украины, Киев
Описаны результаты и особенности анализа эксперимента по измерению эффективного коэф-
фициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива реактора ВВР-М с
применением аппаратурно-методической системы измерения нейтронных шумов топливосодержа-
щих материалов и различных методов обработки экспериментальных данных.
Введение
В предыдущих работах авторов [1 - 5] была развита методика измерения эффективно-
го коэффициента размножения нейтронов (kэф) в подкритических скоплениях ядерноопасных
делящихся материалов. Методика основана на измерениях промежутков времени между по-
следовательными импульсами детектора нейтронов (далее - временных интервалов) с после-
дующей программной обработкой полученного временного ряда данных. Обработка прово-
дится на основе известных методов Росси-альфа, Могильнера - Золотухина, Фейнмана и их
модификаций [6 - 10]. Отмечены недостатки этих методов и необходимость использования
усовершенствованной теории нейтронных шумов, развитой с использованием теории ветвя-
щихся случайных процессов.
Для усовершенствования методики были проведены измерения временных интерва-
лов в объекте «Укрытие», на лабораторном стенде Pu-Be нейтронного источника и в храни-
лище отработанного ядерного топлива (ХОЯТ) исследовательского реактора ВВР-М Инсти-
тута ядерных исследований (ИЯИ) НАН Украины [3 - 5]. Предварительные результаты обра-
ботки измерений в ХОЯТ методом Росси-альфа приведены в [5]. Данная работа посвящена
более подробному анализу результатов измерений в ХОЯТ ИЯИ НАН Украины.
Обработка результатов измерений
В 2004 г. выполнена обработка первичных экспериментальных данных, полученных
при натурных измерениях в ХОЯТ [5], соответствующих шести уровням порога дискрими-
нации (Ud) - 0,58 В, 0,64 В, 0,7 В, 0,8 В, 1,0 В, 1,2 В - для трех серий измерений. Первая серия
измерений была проведена в условиях, когда весь комплект нейтронно-поглощающих
стержней находился в поле нейтронов, создаваемом топливом реактора. Во второй серии бы-
ли удалены девять нейтронно-поглощающих стержней, в третьей - 25. Более подробная гео-
метрия измерений приведена в [5].
В зависимости от требований методов, использовавшихся в дальнейшем для анализа
результатов измерений, были развиты три метода обработки первичной экспериментальной
информации. Для этого были разработаны программы первичной обработки и представления
ее результатов в форматах, требующихся в процессе дальнейшего анализа.
Для анализа методом Росси-альфа [6] получены спектры распределения длин интер-
валов времени между двумя отсчетами детектора нейтронов, отвечающие регистрации мгно-
венных нейтронов деления, коррелированных во времени их принадлежностью к одной и той
же цепочке распада. Полученные распределения фактически соответствуют методу Бабала
[10] счетно–счетных интервалов, который представляет собой несколько усовершенствован-
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
_______________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006 23
ный метод Росси-альфа. Если учесть в рамках теории ветвящихся случайных процессов не-
пуассоновость внешнего источника нейтронов (для ХОЯТ внешним источником служат ней-
троны спонтанного деления трансурановых элементов и α-n реакции), то можно получить
уточненные выражения для распределения счетно-счетных интервалов. Более подробно во-
прос уточнения теории будет обсуждаться в следующей работе.
Для анализа методом Могильнера–Золотухина [7, 8] определена величина среднего
числа отсчетов ( n ) и количество случаев с нулевым числом отсчетов за определенный ин-
тервал времени (dt) в течение полного времени измерений. На базе этих данных вычислены
величины вероятности отсутствия отсчетов po(dt) в определенном временном интервале для
различных значений этого интервала.
Для анализа методом Фейнмана [9] требуется вычислить отношение дисперсии числа
отсчетов к среднему числу отсчетов в определенном интервале времени для различных его
значений. В связи с этим в дополнение к предыдущим величинам вычислены вероятности
попадания различного числа нейтронов в регистрирующий прибор в течение заданного ин-
тервала времени pn(dt).
Анализ результатов измерений
В данной работе проведен анализ результатов обработки измерений в рамках методов:
Росси-альфа, Могильнера - Золотухина и Фейнмана, которые соответствуют четырем уров-
ням порога дискриминации - 0,58 В, 0,64 В, 0,7 В, 0,8 В.
К величинам, полученным на базе результатов измерений, подгонялись по методу χ2
функции, описывающие экспериментальные результаты в рамках соответствующего метода.
Во всех случаях подгонка осуществлялась по двум параметрам - Z и α, где α - константа спа-
да мгновенных нейтронов (константа Росси-альфа). Из системы уравнений кинетики реакто-
ра в рамках точечного приближения [10] она определяется соотношением
l
k эф )1(1 β
α
−−
= , (1)
где l - эффективное время жизни нейтронов в реакторе; β - доля запаздывающих нейтронов.
Параметр Z определяется выражением
2/ pn DZ ρε ν= , (2)
где ρр – реактивность; Dν - параметр Дайвена (для заданного состава топлива можно считать
известным ); εn - эффективность регистрации нейтронов.
Результаты подгонки экспериментальных данных, которые получены для случая, ко-
гда не убирались поглощающие стержни, при анализе в рамках методов Росси-альфа и Мо-
гильнера - Золотухина представлены в таблице.
Результаты анализа экспериментальных данных,
полученных при проведении нейтронных измерений в ХОЯТ
исследовательского реактора ВВР-М ИЯИ НАН Украины
Метод анализа
Порог
дискриминации
Ud , В
α, с-1 Z · 104
Росси-альфа
0,58 6198 ± 545 28,2 ± 3,6
0,64 5602 ± 584 30,2 ± 4,1
0,7 5405 ± 717 25,7 ± 4,4
0,8 5905 ± 838 19,5 ± 3,5
Могильнера - Золоту-
хина
0,58 9573±1151 28,4 ± 1,2
0,64 10075 ± 1124 26,5 ± 1,8
0,7 7677 ± 828 23,3 ± 1,0
0,8 7576 ± 688 18,8 ± 0,7
А. А. КЛЮЧНИКОВ, В. Т. КОТЛЯРОВ, А. А. КУЧМАГРА И ДР.
_______________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006 24
Для анализа в рамках метода Могильнера–Золотухина, используя результаты обра-
ботки первичных экспериментальных данных, и для различных значений dt была вычислена
величина Q:
)(
0
1
ln
1
dtpn
Q = . (3)
Так, на рис. 1 - 4 точками представлены результаты вычислений величины Q в
зависимости от величины интервала dt, которые получены на базе обработки первичных
экспериментальных данных для случаев, когда не убирались поглощающие стержни, а Ud =
= 0,58 В, 0,64 В, 0,7 В, 0,8 В соответственно.
Рис. 1 Рис. 2
Рис. 3 Рис. 4
На рис. 1 также представлены треугольниками величины Q, полученные из анализа
результатов измерений времени регистрации событий с использованием нейтронного Pu-Be
источника и аналогов измерительных каналов системы СК ТСМ “Сигнал” (описание систе-
мы содержится в [11]). Распределение вероятностей регистрации нейтронов Pu-Be источника
подчиняется закону Пуассона. Поэтому результат обработки данных, полученных в этом по-
следнем случае, как ожидается и видно из рис.1, дает Q, приблизительно равное 1.
10-5 10-4 10-3
0,9988
0,9992
0,9996
1,0000
1,0004 Порог дискриминации - 0,58 В
Метод МогильнераQ
dt, с
10-5 10-4 10-3
0,9988
0,9992
0,9996
1,0000
1,0004
Порог дискриминации - 0,64 В
Метод Могильнера
Q
dt, с
10-5 10-4 10-3
0,9988
0,9992
0,9996
1,0000
1,0004
Порог дискриминации - 0,7 В
Метод Могильнера
Q
dt, с
10-5 10-4 10-3
0,9988
0,9992
0,9996
1,0000
1,0004 Метод Могильнера
Порог дискриминации - 0,8 В
Q
dt, с
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
_______________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006 25
Из рис. 1 - 4 видно, что величины Q, измеренные в ХОЯТ, значительно отклоняются
от единицы при увеличении t. Это отклонение как раз и обусловлено вкладом от коррелиро-
ванных во времени событий, который появляется при наличии связанных по цепочке деле-
ний мгновенных нейтронов.
Величину Q можно рассчитать, используя параметры Z и α [7, 8]
, (4)
где параметр ψ для стационарной подкритической системы равен
)
1
1(
dt
dte
Z
α
α
ψ
−−
−= . (5)
На рис. 1 - 4 пунктирными кривыми представлены результаты расчетов величины Q в
соответствии с выражениями (4) и (5). Расчет выполнен на базе значений параметров Z и α,
которые получены при анализе соответствующих экспериментальных данных методом Рос-
си - альфа [5].
Сплошные кривые на рис. 1 - 4 представляют результат подгонки по методу χ2 рас-
четной функции (4) к представленным на рисунках результатам эксперимента. Численные
значения параметров Z и α, полученные в результате этой подгонки, представлены в табли-
це. Величины всех ошибок, приведенные в таблице и на рисунках, обусловлены только ста-
тистикой измерений.
В процессе анализа результатов измерений (более 500 одно-двухчасовых экспозиций)
было установлено, что в условиях проведения измерений в ХОЯТ используемый измери-
тельный комплекс СК ТСМ “Сигнал” не обладает достаточной защищенностью от электрон-
ных шумов в измерительном тракте. И эпизодически наблюдался их вклад в измеряемые
спектры распределения длин временных интервалов. Этот вклад выражался в виде добавоч-
ной экспоненты с α ~ 29000 с-1. Это приводило к тому, что скорость счета при малых t изме-
нялась в процессе измерений в 70 раз. Нужно отметить, что добавочная экспонента может
появляться в спектрах также за счет влияния отражателя.
Однако в ХОЯТ для мгновенных нейтронов, коррелированных во времени, как видно
из таблицы, величина α была существенно другой, и вклад этих помех проявлялся лишь эпи-
зодически. Все это позволило идентифицировать их особенности и закономерности их про-
явления и, введя поправки, во многих случаях в значительной степени устранить влияние
этих помех на конечный результат. При этом способы введения поправок при анализе ре-
зультатов измерения в рамках различных методов анализа принципиально различались меж-
ду собой.
Значения величины α, полученные из анализа экспериментальных результатов в рам-
ках метода Росси-альфа, во всех сериях измерений и при различных уровнях дискриминации
в пределах ошибок согласуются между собой, как, в частности, видно из таблицы. Это гово-
рит о том, что в данном случае, в определенной степени, удается устранить влияние этих по-
мех на конечный результат. Среднее значение величины α, полученное в результате анализа
в рамках метода Росси-альфа, равно 6000 + 600 с-1 [5].
Из таблицы и рис. 1 - 4 также видно, что при больших Ud данные эксперимента и его
анализа как в рамках метода Росси-альфа, так и в рамках метода Могильнера–Золотухина
находятся в разумном согласии между собой. При меньших значениях Ud величины α, полу-
ченные в рамках метода Могильнера–Золотухина, существенно увеличились. Это, вероятно,
произошло из-за того, что в данном случае не удалось в достаточной степени устранить
влияние электронных шумов и зарегистрированных гамма-квантов на конечный результат.
ψ
ψ )1ln( +
=Q
А. А. КЛЮЧНИКОВ, В. Т. КОТЛЯРОВ, А. А. КУЧМАГРА И ДР.
_______________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006 26
В методе Фейнмана используется отношение дисперсии к среднему числу отсчетов
нейтронов, регистрируемых в определенном временном интервале и для различных его зна-
чений:
. . (6)
Это выражение позволяет измерить зависимость ψ(dt) в эксперименте. И подгоняя к
этим экспериментальным данным по методу χ2 расчетную функцию (5), можно получить
значения величин α и Z.
Поскольку для случайных пуассоновских флуктуаций функция ψ равна нулю, она яв-
ляется мерой дополнительных флуктуаций (превышающих чисто случайные), которые суще-
ствуют для событий, связанных по цепочке.
В методе Фейнмана случайные помехи могут существенно исказить зависимость ψ от
dt. Это связано с тем, что искаженные помехами величины Pn(dt) умножаются на n2
(значи-
тельно большее 1), что существенно увеличивает вклад помех. Если помехи нерегулярны, то
при обработке экспериментальных данных их вклад учесть практически невозможно. Этим
метод Фейнмана отличается от метода Могильнера–Золотухина, где для анализа требуется
только величина P0. Если помеха регулярна, то, вероятно, ее влияние можно достаточно
обоснованно учесть.
Из всего экспериментального материала, полученного при измерениях в ХОЯТ, уда-
ется выделить лишь один спектр распределения длин интервалов времени (спектр А), осо-
бенности которого позволили обоснованно и с достаточной точностью вычесть вклад от
электронных помех в измерительном тракте при проведении его анализа в рамках метода
Фейнмана. Длительность экспозиции этого спектра один час, а вклад помех мал в сравнении
с их вкладом в подавляющее большинство полученных спектров. Это как раз и является од-
ной из причин, которые позволили достоверно вычесть вклад помех.
На рис. 5 представлены результаты рас-
чета величины Q для спектра А. Расчет вы-
полнен для двух случаев: в одном случае вклад
от электронных помех в измерительном тракте
не был вычтен (закрытые точки); в другом
случае вычитание электронных помех было
выполнено (открытые точки). Статистические
ошибки на рис. 5 не приведены.
Как видно на рис. 5 в первом прибли-
жении определилась величина значимости
вклада от электронных помех, а также область
его существенного проявления на шкале по dt.
Видно, что этот вклад значительно меньше са-
мого изучаемого эффекта, а область его суще-
ственного проявления - малые dt. Из этого и из
анализа рис. 1 - 4 можно сделать вывод, что
введением поправок в значительной степени
удается устранить влияние этих помех на ко-
нечный результат. Но также видно, что некоторый вклад от этих помех, который трудно
оценить, остался, в особенности при небольших Ud. Поэтому полученные результаты как в
этой работе, так и в работах, ранее проведенных на объекте "Укрытие", надо считать сугубо
предварительными, такими, которые получены в условиях отладки и уточнений разработан-
ной методики измерений.
Так же, как и при расчетах величины Q, расчет величины ψ (спектр А) выполнен для
двух случаев (рис. 6): в одном случае вклад от электронных помех в измерительном тракте
∑
∞
=
−=+=−
0
2222 /])([)1(/)(
n
n nndtPnnnn ψ
10-5 10-4 10-3
0,9992
0,9994
0,9996
0,9998
1,0000
Рис. 5
Метод Могильнера
Порог - 0,8
Спектр А
Q
dt, с
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
_______________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006 27
не был вычтен (закрытые точки); в другом случае вычитание электронных помех было вы-
полнено (открытые точки).
На этом рисунке треугольниками пред-
ставлены также величины ψ, полученные из
анализа результатов измерений временных ин-
тервалов с использованием нейтронного Pu-Be
источника и аналогов измерительных каналов
системы СК ТСМ “Сигнал”. Распределение ве-
роятностей регистрации нейтронов Pu-Be ис-
точника подчиняется закону Пуассона. Поэто-
му результат обработки данных, полученный в
последнем случае, как ожидалось и видно из
рисунка, дает ψ ≈ 0.
На рис. 6 пунктирной кривой представ-
лены результаты расчета величины ψ, полу-
ченные с помощью выражения (5). Расчет вы-
полнен на базе значений параметров Z и α, ко-
торые получены при анализе соответствующих
экспериментальных данных методом Росси -
альфа. Видно, что данные расчета и данные
эксперимента, когда вклад от электронных по-
мех в измерительном тракте был вычтен, находятся в разумном согласии.
Это означает, что для данного конкретного спектра введением поправок в значитель-
ной степени удается устранить влияние этих помех на конечный результат так же, как и при
проведении анализа результатов измерений, выполненных при больших Ud в рамках метода
Могильнера–Золотухина.
Однако, как отмечалось выше и видно из рис. 5, в случае метода Могильнера–
Золотухина эта поправка значительно меньше самого изучаемого эффекта. А из рис. 6 видно,
что при проведении анализа методом Фейнмана поправка, обусловленная наличием элек-
тронных помех в измерительном тракте, значительно превосходит сам изучаемый эффект.
Кроме того, для настоящих измерений не удается достаточно обоснованно и с достаточной
точностью вычесть вклад этих помех в подавляющем большинстве измеряемых спектров
(удалось лишь в одном из более чем 500).
Отсюда можно сделать вывод, что методом Фейнмана нельзя провести анализ резуль-
татов первичной обработки экспериментальных данных, которые были получены с помощью
аппаратурно-методической системы измерения нейтронных шумов. Такая возможность поя-
вится после подавления электронных помех в измерительном тракте до входа в измеритель
времени регистрации событий (ИВРС) [1].
Для увеличения защищенности измерительного тракта от электронных помех в изме-
рительной лаборатории отделения информационно-диагностических систем выполнено
дальнейшее тестирование аналогов ИИК СК ТСМ “Финиш” и "Сигнал" с использованием
нейтронных Pu-Be источников. Разработана методика, позволяющая с помощью аппаратур-
ного комплекса проводить дискриминацию по форме импульса электронных помех.
Определение коэффициента размножения
Используя компьютерный код MCNP4C, расчетным методом для ХОЯТ были полу-
чены значения kэф и l. При наличии поглощающих стержней kэф = 0,65 и l = 1,1 ⋅ 10-4 c, а при
удаленных стержнях - kэф = 0,77 и l = 1,34 ⋅ 10-4 c. При моделировании хранилища изотопный
состав каждой сборки и секции задавался индивидуально (при этом не учитывался нарабо-
танный плутоний). Сборки и секции моделировались довольно схематично. Точно были опи-
10-4 10-3
-0,002
0,000
0,002
0,004
0,006
Рис. 6
Метод Фейнмана
Порог - 0,8 В
Спектр А
ΨΨΨΨ
dt, c
А. А. КЛЮЧНИКОВ, В. Т. КОТЛЯРОВ, А. А. КУЧМАГРА И ДР.
_______________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006 28
саны сердечники, оболочки твэлов, а также конфигурация твэлов в сборке. Не учитывались
концевики сборок и элементы крепления сборок в секции. При описании хранилища игнори-
ровались металлические элементы конструкций для позиционирования сборок. Анализ дан-
ных бенчмарк-экспериментов позволяет утверждать, что эти элементы дают пренебрежимо
малый вклад в коэффициент размножения.
Если использовать рассчитанное для первого случая значение l = 1,1 ⋅ 10-4 c, то на ос-
новании формулы (1) kэф = 0,34 ± 0,04. Отсюда видно, что используемые для обработки экс-
периментальных данных методы Росси-альфа, Могильнера–Золотухина и Фейнмана дают
существенно заниженный результат. Даже если учесть неопределенность изотопного состава
некоторых сборок, то уточненный kэф будет отличаться от приведенных выше значений не
более чем на 0,05, что опять-таки следует из анализа бенчмарк-экспериментов.
Основными причинами такого несовпадения, по нашему мнению, являются следую-
щие. Во-первых, нами были проведены измерения в достаточно нерегулярных системах со
сложной геометрией – ХОЯТ и ТСМ объекта «Укрытие», причем детекторы располагались
на краю систем. В то же время известно, что методы измерений, основанные на точечной
модели реактора, дают приемлемый результат в случае, если детекторы расположены в мак-
симуме основной гармоники. Во всех остальных случаях поправочные множители, учиты-
вающие пространственную зависимость плотности потока нейтронов, будут весьма сущест-
венными и их необходимо учитывать при обработке экспериментальных данных. Эти про-
странственные множители определяются функцией ценности нейтронов, которую в случае
сложных геометрий весьма непросто вычислить (см. например [12]). Для ядерных реакторов
с достаточно регулярной геометрией эта функция, как правило, известна, и пространствен-
ные поправочные множители можно вычислить. Вероятно, эти поправочные множители
можно определить экспериментально с помощью корреляционной методики измерений на
нескольких детекторах.
Во-вторых, в глубоко подкритических системах необходимо учитывать внешний ис-
точник нейтронов, которым обычно являются нейтроны спонтанного деления трансуранов и
(α-n)-реакции. Попытка такого учета была выполнена в [12], хотя, по нашему мнению, это
можно сделать более корректно в рамках теории ветвящихся случайных процессов. Такая
теория разработана, и анализ экспериментальных данных на ее основе будет приведен в сле-
дующей работе.
Еще одним возможным источником наблюдаемого несоответствия между результата-
ми измерений и модельными расчетами может быть и то, что не удалось в достаточной сте-
пени устранить влияние электронных помех на конечный результат во всех использовавших-
ся методах анализа данных эксперимента.
Выводы
Разработаны программы анализа результатов обработки первичных данных измере-
ний в рамках двух стохастических методов Могильнера–Золотухина и Фейнмана.
Проведен анализ результатов обработки данных эксперимента по измерению констан-
ты спада мгновенных нейтронов деления в ХОЯТ реактора ВВР-М ИЯИ НАН Украины с
применением аппаратурно-методической системы измерения нейтронных шумов. Анализ
выполнен в рамках методов Могильнера–Золотухина и Фейнмана и результат сравнивался с
методом Росси-альфа.
Все результаты анализа данных эксперимента, которые удается проанализировать в
рамках этих методов, находятся в разумном согласии с результатами анализа тех же данных,
выполненного в рамках метода Росси-альфа.
Показано, что метод Фейнмана в условиях наличия электронных помех в измеритель-
ном тракте является наиболее неподходящим для анализа результатов первичной обработки
экспериментальных данных. Сделан вывод, что такая возможность появится, если разрабо-
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
_______________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006 29
тать меры, которые позволят подавить вклад от электронных помех в измерительном тракте
на его участках до входа в измеритель времени регистрации событий.
Разработан и успешно протестирован аппаратурно-методический комплекс, позво-
ляющий проводить дискриминацию по форме импульса электронных помех, возникающих
до блока предусиления. Таким образом, в настоящей работе в достаточной степени изучен и
устранен этот значимый источник инструментальных и методических погрешностей резуль-
татов измерений.
Сделан также вывод о необходимости учета пространственных эффектов и влияния
внешнего источника нейтронов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бадовский В. П., Ключников А. А., Кучмагра А. А. и др. Развитие методов шумовой диагностики
скоплений ядерноопасных делящихся материалов объекта "Укрытие" // Проблеми Чорнобиля. -
2002. - Вип. 9. - C. 76.
2. Ключников А. А., Кучмагра А. А., Олейник Е.Е. и др. Разработка методики измерения эффективно-
го коэффициента размножения скоплений топливосодержащих материалов на основе методов
шумовой диагностики // Там же. - 2002. - Вип. 12. - C. 154.
3. Ключников А. А., Кучмагра А. А., Котляров В. Т. и др. Адаптация методики статистических изме-
рений подкритичности к условиям объекта "Укрытие" // Там же. - 2002. - Вип. 13. - C. 33.
4. Венедиктов.B.М., Ключников А.А., Котляров В.Т, и др. Разработка проекта методики измерения
Кэфф и динамики поведения подкритичности ТСМ на основе методов шумовой диагностики.
Адаптация разработок проекта к условиям ОУ: (Заключит. отчет о НИР). - Арх. № 3889. - М. –
Чернобыль, 2003. - 70 с.
5. Ключников А. А., Котляров В.Т, Олейник Е. Е. и др. Статистические измерения константы спада
мгновенных нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива // Проблеми безпеки атом-
них електростанцій і Чорнобиля. - 2004. - Вип. 1. - C. 118.
6. Orndoff J. D. Prompt Neutron Periods of Metal Critical Assemblies // Nucl.Sci.Engng. - 1957. - Vol. 2. -
P. 450.
7. Могильнер А. И., Золотухин В. Г. Измерение характеристик кинетики реактора статистическим р-
методом // Атомная энергия. - 1961. - Bып. 10. - C. 377.
8. Золотухин В. Г., Могильнер А. И. К распределению числа отсчетов нейтронного детектора, по-
мещенного в реактор // Там же. – 1963. - Т. 15. вип. 1. - С. 11.
9. Feynman R. P., de Hoffman F., Serber R. Dispersion of the neutron emission in U-235 fission // J. Nucl.
Energy. - 1956. - Vol. 3. - P. 64.
10. Уриг Р. Статистические методы в физике ядерных реакторов / Пер. с англ. - М.: Атомиздат, 1974.
- С. 31 - 33.
11. Техническое описание системы СК ТСМ. ГдВ 16.00.00.000 ТО. Инв. № 0789, - 2001. - С. 1 - 29.
12. Шокодько А.Г. Недостатки классической теории метода α-Росси и ее альтернатива // Атомная
энергия.–2002.–Т. 93, вип. 5.–С. 357–366.
Поступила в редакцию 16.06.05
А. А. КЛЮЧНИКОВ, В. Т. КОТЛЯРОВ, А. А. КУЧМАГРА И ДР.
_______________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 4 2006 30
2 АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ СТАТИСТИЧНИХ ВИМІРЮВАНЬ ЕФЕКТИВНОГО
КОЕФІЦІЄНТА РОЗМНОЖЕННЯ НЕЙТРОНІВ У СХОВИЩІ
ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА
О. О. Ключников, О. А. Кучмагра, В. Т. Котляров Г. І. Одинокін,
Є. Є. Олійник, В. М. Павлович, С. А. Стороженко, В. Б. Шостак, С. В. Ярошенко
Описано результати та особливості аналізу експерименту з вимірювання ефективного коефі-
цієнта розмноження нейтронів у сховищі відпрацьованого ядерного палива реактора ВВР-М із засто-
суванням апаратурно-методичної системи вимірювання нейтронних шумів паливовмісних матеріалів
і різних методів обробки експериментальних даних.
2 ANALYSIS OF THE EFFECTIVE MULTIPLICATION FACTOR STATISTICAL MEASUREMENT
RESULTS IN THE DEPOSITORY OF THE SPENT NUCLEAR FUEL
A. A. Kliuchnykov, A. A. Kuchmagra, V. T. Kotlyarov, G. I. Odinokin, E. E. Olejnik,
V. N. Pavlovich, S. A. Storozhenko, V. B. Shostak, S. V. Yaroshenko
The results and peculiarities of the analysis of the experiment for measurement of neutron effective
multiplication factor in the depository of the spent nuclear fuel using the methodical system for fuel contain-
ing materials neutron noise measurement is described.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127876 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1813-3584 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:44:35Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ключников, А.А. Котляров, В.Т. Кучмагра, А.А. Одинокин, Г.И. Олейник, Е.Е. Павлович, В.Н. Шостак, В.Б. Стороженко, С.А. Ярошенко, С.В. 2017-12-29T19:23:16Z 2017-12-29T19:23:16Z 2006 Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива / А.А. Ключников, В.Т. Котляров, А.А. Кучмагра, Г.И. Одинокин, Е.Е. Олейник, В.Н. Павлович, В.Б. Шостак, С.А. Стороженко, С.В. Ярошенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 4. — С. 22-29. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1813-3584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127876 621.039.5 Описаны результаты и особенности анализа эксперимента по измерению эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива реактора ВВР-М с применением аппаратурно-методической системы измерения нейтронных шумов топливосодержащих материалов и различных методов обработки экспериментальных данных. Описано результати та особливості аналізу експерименту з вимірювання ефективного коефіцієнта розмноження нейтронів у сховищі відпрацьованого ядерного палива реактора ВВР-М із застосуванням апаратурно-методичної системи вимірювання нейтронних шумів паливовмісних матеріалів і різних методів обробки експериментальних даних. The results and peculiarities of the analysis of the experiment for measurement of neutron effective multiplication factor in the depository of the spent nuclear fuel using the methodical system for fuel containing materials neutron noise measurement is described. ru Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива Аналіз результатів статистичних вимірювань ефективного коефіцієнта розмноження нейтронів у сховищі відпрацьованого ядерного палива Analysis of the effective multiplication factor statistical measurement results in the depository of the spent nuclear fuel Article published earlier |
| spellingShingle | Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива Ключников, А.А. Котляров, В.Т. Кучмагра, А.А. Одинокин, Г.И. Олейник, Е.Е. Павлович, В.Н. Шостак, В.Б. Стороженко, С.А. Ярошенко, С.В. |
| title | Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива |
| title_alt | Аналіз результатів статистичних вимірювань ефективного коефіцієнта розмноження нейтронів у сховищі відпрацьованого ядерного палива Analysis of the effective multiplication factor statistical measurement results in the depository of the spent nuclear fuel |
| title_full | Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива |
| title_fullStr | Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива |
| title_full_unstemmed | Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива |
| title_short | Анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива |
| title_sort | анализ результатов статистических измерений эффективного коэффициента размножения нейтронов в хранилище отработанного ядерного топлива |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127876 |
| work_keys_str_mv | AT klûčnikovaa analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT kotlârovvt analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT kučmagraaa analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT odinokingi analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT oleinikee analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT pavlovičvn analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT šostakvb analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT storoženkosa analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT ârošenkosv analizrezulʹtatovstatističeskihizmereniiéffektivnogokoéfficientarazmnoženiâneitronovvhraniliŝeotrabotannogoâdernogotopliva AT klûčnikovaa analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT kotlârovvt analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT kučmagraaa analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT odinokingi analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT oleinikee analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT pavlovičvn analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT šostakvb analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT storoženkosa analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT ârošenkosv analízrezulʹtatívstatističnihvimírûvanʹefektivnogokoefícíêntarozmnožennâneitronívushoviŝívídpracʹovanogoâdernogopaliva AT klûčnikovaa analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel AT kotlârovvt analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel AT kučmagraaa analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel AT odinokingi analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel AT oleinikee analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel AT pavlovičvn analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel AT šostakvb analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel AT storoženkosa analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel AT ârošenkosv analysisoftheeffectivemultiplicationfactorstatisticalmeasurementresultsinthedepositoryofthespentnuclearfuel |