О.В. Маслов Одесский национальный политехнический...

11

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДИЧЕСКОЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫГОРАНИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫГОРАНИЯ

ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА В ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕГРУЗКИПРОЦЕССЕ ПЕРЕГРУЗКИ

О.В. МасловО.В. МасловОдесский национальный политехнический Одесский национальный политехнический

университетуниверситет

22

Направления деятельности Направления деятельности ((кроме подготовки персоналакроме подготовки персонала))::

Модернизация систем перегрузки ядерного топливаМодернизация систем перегрузки ядерного топлива– Реконструкция механической части ПМРеконструкция механической части ПМ– Новая система управления машиной перегрузочной Новая система управления машиной перегрузочной – Распознавание маркировки объектов перегрузкиРаспознавание маркировки объектов перегрузки– Радиационно-стойкая система телевидения (совместная разработка)Радиационно-стойкая система телевидения (совместная разработка)

Система измерения глубины выгорания ядерного топливаСистема измерения глубины выгорания ядерного топлива Система КГО – на основе томографииСистема КГО – на основе томографии Система диагностики течей теплоносителя 1-го контура Система диагностики течей теплоносителя 1-го контура

– АкустикаАкустика– Радиационные измеренияРадиационные измерения

Блоки детектирования на основе Блоки детектирования на основе CZTCZT

33

На чем остановимся подробнее:На чем остановимся подробнее: Методы определения глубины выгоранияМетоды определения глубины выгорания

– Физические предпосылкиФизические предпосылки– Виды собственного излучения ОЯТВиды собственного излучения ОЯТ– Сопутствующие физические явленияСопутствующие физические явления

Существующие системыСуществующие системы Обоснование выбора метода на котором построена наша системаОбоснование выбора метода на котором построена наша система Описание конструкции и технические характеристикиОписание конструкции и технические характеристики Результаты испытаний макетного образцаРезультаты испытаний макетного образца Методическое обеспечение измерений, метрологияМетодическое обеспечение измерений, метрология Развитие системы для оценки распределения ПД по сечению ТВС, контроль Развитие системы для оценки распределения ПД по сечению ТВС, контроль

целостности защитных барьеровцелостности защитных барьеров

44

Системы применяемые в мировой практикеСистемы применяемые в мировой практике

– Решаемые задачи Решаемые задачи (укрупненно)(укрупненно) Учет и контроль ядерных матералов, гарантии МАГАТЭУчет и контроль ядерных матералов, гарантии МАГАТЭ Обеспечение выполнения требований ядерной и радиационной безопасности при Обеспечение выполнения требований ядерной и радиационной безопасности при

обращении с ОЯТ (ОТВС), например использование BUCобращении с ОЯТ (ОТВС), например использование BUC Технологичесикие системы на РХЗ (в основном Франция, Великобритания)Технологичесикие системы на РХЗ (в основном Франция, Великобритания) Верификация современных систем расчета активных зонВерификация современных систем расчета активных зон

– Виды излучений, др. физические характеристикиВиды излучений, др. физические характеристики Собственное гамма-излучение ОЯТ (в основном продукты деления)Собственное гамма-излучение ОЯТ (в основном продукты деления) Собственное нейтронное излучение ОЯТСобственное нейтронное излучение ОЯТ Черенковское излучение Черенковское излучение Калориметрические измерения ???Калориметрические измерения ???

– Конструктивное исполнениеКонструктивное исполнение Специальные системы на АЭС либо на РХЗСпециальные системы на АЭС либо на РХЗ Системы на АЭС дополняющие основное оборудованиеСистемы на АЭС дополняющие основное оборудование Переносные, транспортабельные системыПереносные, транспортабельные системы Экспериментальные системы, макеты, опытные образцыЭкспериментальные системы, макеты, опытные образцы

– Перечень систем Перечень систем

55

Системы применяемые в мировой практикеСистемы применяемые в мировой практикеУстройство/метод

Необходимость перемещения ТВС

Условия измерений

В воде В воздухе

Spent Fuel Attribute Tester (SFAT) Gamma Taucher Cerenkov Viewing Device (CVD) Upgraded Fork Detector BUD/CONSULHA

PYTHON

SMOPY

NAJA

FPFM

Gamma Burnup Verification device (GBUV)

Passive High-Energy Gamma Emission Tomography Device

CANDU Fuel Monitor

Spent Fuel Identification System

Californium Shuffler

Passive Neutron Multiplicity Counting

Active 124Sb-Be Epithermal Neutron Method 252Cf-Sourse-Driven-Noise measurements

The Synchronous Active Neutron Detection method

66

Методы определения глубины выгоранияМетоды определения глубины выгорания

Выгорание топлива может оцениваться по косвенным характеристикам на Выгорание топлива может оцениваться по косвенным характеристикам на основании данных об интенсивности собственного излучения (фотонное и основании данных об интенсивности собственного излучения (фотонное и нейтронное).нейтронное).

В практике учета и контроля ядерных материалов используется несколько В практике учета и контроля ядерных материалов используется несколько методик оценки величины собственного излучения ОЯТметодик оценки величины собственного излучения ОЯТ

– Черенковское излучение.Черенковское излучение.

– Интенсивность гамма излучения некоторых продуктов деления.Интенсивность гамма излучения некоторых продуктов деления.

– Суммарная интенсивность гамма-излучения.Суммарная интенсивность гамма-излучения.

– Отношение активностей продуктов деленияОтношение активностей продуктов деления

– Полный выход нейтроновПолный выход нейтронов

77


Подавляющее большинство используемых в настоящее время способов неразрушающего Подавляющее большинство используемых в настоящее время способов неразрушающего контроля отработавшего топлива, направленных на определение глубины выгорания, можно контроля отработавшего топлива, направленных на определение глубины выгорания, можно разделить на две основные группы:разделить на две основные группы:

– метод гамма - спектрометрии продуктов деления;метод гамма - спектрометрии продуктов деления;– метод регистрации нейтронного излучения от отработавшего топлива (пассивный и метод регистрации нейтронного излучения от отработавшего топлива (пассивный и

активный).активный). Подтверждением этого является подход французского комиссариата по атомной энергии. Под Подтверждением этого является подход французского комиссариата по атомной энергии. Под

его эгидой созданы промышленные системыего эгидой созданы промышленные системы PYTHON, SMOPY, NAJA.

88


Система Система PYTHON PYTHON построена на комбинации методов пассивных и активных построена на комбинации методов пассивных и активных нейтронных измерений, дополненных измерением суммарной интенсивности гамма-нейтронных измерений, дополненных измерением суммарной интенсивности гамма-излучения. Система позволяет определять выгорание для ТВС излучения. Система позволяет определять выгорание для ТВС PWRPWR, время выдержки и , время выдержки и коэффициент размножения нейтронов. Но гораздо больший интерес представляет коэффициент размножения нейтронов. Но гораздо больший интерес представляет система система NAJANAJA. Система предназначена для автоматического определения в режиме . Система предназначена для автоматического определения в режиме реального времени при транспортных операциях для каждой ТВС следующих реального времени при транспортных операциях для каждой ТВС следующих параметров:параметров:

– характер ТВС (свежее или облученное ЯТ, характер ТВС (свежее или облученное ЯТ, UOXUOX или или MOXMOX););– присутствие и вид нейтронного поглотителя;присутствие и вид нейтронного поглотителя;– начальное обогащение для свежей начальное обогащение для свежей UOXUOX сборки; сборки;– идентификационный номер;идентификационный номер;– выгорание;выгорание;– реактивность;реактивность;– время выдержки. время выдержки.

Для определения ядерно-физических характеристик ЯТ в системе Для определения ядерно-физических характеристик ЯТ в системе NAJANAJA применяются применяются методы пассивных и активных нейтронных измерений, дополненные гамма-методы пассивных и активных нейтронных измерений, дополненные гамма-спектрометрией высокого разрешения. Система оптимизирована для применении на спектрометрией высокого разрешения. Система оптимизирована для применении на французских АЭС и в полной мере учитывает их особенности. Система расположена в французских АЭС и в полной мере учитывает их особенности. Система расположена в транспортном коридоре, соединяющем здание реакторного отделения и здание, в транспортном коридоре, соединяющем здание реакторного отделения и здание, в котором хранится ЯТ. Все ТВС устанавливаемые в реактор или извлекаемые из него котором хранится ЯТ. Все ТВС устанавливаемые в реактор или извлекаемые из него перемешаются специальным транспортером через транспортный коридор. Такая перемешаются специальным транспортером через транспортный коридор. Такая организация ТТО позволяет использовать устройства имеющие большие размеры и организация ТТО позволяет использовать устройства имеющие большие размеры и массу. Однако, проведенное технико-экономическое обоснование показало, что массу. Однако, проведенное технико-экономическое обоснование показало, что повышение экономичности и безопасности эксплуатации АЭС за счет получения повышение экономичности и безопасности эксплуатации АЭС за счет получения достоверной информации об каждой ТВС, полностью компенсирует затраты на создание достоверной информации об каждой ТВС, полностью компенсирует затраты на создание системы и ее эксплуатацию. системы и ее эксплуатацию.

99

Методы определения глубины выгорания - нейтроныМетоды определения глубины выгорания - нейтроны

Наиболее важным положением, определившим возможность использования пассивного нейтронного метода, является тот факт, что для одинаковых типов ТВС величина собственного нейтронного излучения связана с величиной выгорания Наиболее важным положением, определившим возможность использования пассивного нейтронного метода, является тот факт, что для одинаковых типов ТВС величина собственного нейтронного излучения связана с величиной выгорания топлива простой степенной зависимостью:топлива простой степенной зависимостью:

bNEaBU

1__

bNn BUaN

где NE - нейтронная эмиссия, ns-1;BU – выгорание, МВтсут./кг;a - нормированная константа;b - параметр

Значение нормировочной константы при этом зависит от начального обогащения топлива и конструкции ТВС. Данный результат нашел подтверждение в большом количестве работ и является общепризнанным.Скорость счета нейтронов измерительной установкой (N_n) пропорциональна регистрируемому нейтронному потоку, а значит уравнение может быть приведено к виду:

где N_n — скорость счета нейтронов, s-1;a_N — нормировочная константа;BU – выгорание, МВтсут./кг;b1 — параметр.

1010


Предложен такой алгоритм результатов измерений:Предложен такой алгоритм результатов измерений:– анализ гамма спектров.анализ гамма спектров. Для каждого элемента-детектора определяется Для каждого элемента-детектора определяется

интенсивность наиболее информативных изотопов. Особенность анализа интенсивность наиболее информативных изотопов. Особенность анализа измеренных спектров состоит в существенном вкладе фонового измеренных спектров состоит в существенном вкладе фонового комптоновского излучения и среднем значении энергетического комптоновского излучения и среднем значении энергетического разрешения;разрешения;

– оценка времени выдержки ОТВС после извлечения из реактораоценка времени выдержки ОТВС после извлечения из реактора. . Определяется на основании отношения измеренной интенсивности Определяется на основании отношения измеренной интенсивности излучения излучения 137137Cs к суммарной интенсивности гамма-излучения ОТВС; Cs к суммарной интенсивности гамма-излучения ОТВС;

– определение величины глубины выгоранияопределение величины глубины выгорания. Вычисляется на основании . Вычисляется на основании отношения активностей изотопов-продуктов деления отношения активностей изотопов-продуктов деления 134134Cs, Cs, 137137Cs, Cs, 154154EuEu. . Особенность алгоритма состоит в использовании знаний о Особенность алгоритма состоит в использовании знаний о закономерностях зависимости активности основных изотопов-продуктов закономерностях зависимости активности основных изотопов-продуктов деления от глубины выгорания, обогащения и времени выдержки после деления от глубины выгорания, обогащения и времени выдержки после облучения. облучения.

– оценка среднего значения выгорания с учетом распределения выгорания оценка среднего значения выгорания с учетом распределения выгорания по сечению ТВС.по сечению ТВС. При извлечении ТВС из стеллажа проводится оценка При извлечении ТВС из стеллажа проводится оценка распределения активности изотопов в поперечном сечении. Особенность распределения активности изотопов в поперечном сечении. Особенность реконструкции изображений заключается в использовании знаний об реконструкции изображений заключается в использовании знаний об известной геометрии расположения источников излучения — твэлов, известной геометрии расположения источников излучения — твэлов, использовании данных в нескольких энергетических диапазонах.использовании данных в нескольких энергетических диапазонах.

1111

Методы определения глубины выгорания - Методы определения глубины выгорания - CdZnTeCdZnTe

Общий подход к созданию системыОбщий подход к созданию системы

1.1. В качестве основного принципа построения системы контроля В качестве основного принципа построения системы контроля выгорания ЯТ выбрано измерение спектров собственного гамма-выгорания ЯТ выбрано измерение спектров собственного гамма-излучения отработавшей ТВС. При этом, оптимальным с точки зрения излучения отработавшей ТВС. При этом, оптимальным с точки зрения минимизации временных затрат является измерение спектров гамма-минимизации временных затрат является измерение спектров гамма-излучения отработавших ТВС непосредственно в процессе перегрузки излучения отработавших ТВС непосредственно в процессе перегрузки ЯТ, а именно при вертикальном перемещении из стеллажа БВ. ЯТ, а именно при вертикальном перемещении из стеллажа БВ.

2.2. Такой выбор обусловлен существенно большей информативностью Такой выбор обусловлен существенно большей информативностью измерений собственного гамма-излучения ОТВС. Методология, измерений собственного гамма-излучения ОТВС. Методология, основанная на измерениях спектров собственного гамма-излучения основанная на измерениях спектров собственного гамма-излучения отработавшей ТВС, позволяет на основании зависимостей отработавшей ТВС, позволяет на основании зависимостей приведенных в ниже настоящего документа определить выгорание, приведенных в ниже настоящего документа определить выгорание, время выдержки и начальное обогащение контролируемой ОТВС без время выдержки и начальное обогащение контролируемой ОТВС без использования дополнительной информации. Данные, получаемые при использования дополнительной информации. Данные, получаемые при измерении суммарной скорости счета нейтронов, не позволяют оценить измерении суммарной скорости счета нейтронов, не позволяют оценить выгорание ОЯТ без использования дополнительной информации о выгорание ОЯТ без использования дополнительной информации о времени выдержки и начальном обогащении. времени выдержки и начальном обогащении.

1212

Методы определения глубины выгорания – Методы определения глубины выгорания – CdZnTeCdZnTe

Общий подход к созданию системыОбщий подход к созданию системы 3.3. Поскольку время перегрузки регламентировано достаточно жестко, Поскольку время перегрузки регламентировано достаточно жестко,

операции по контролю глубины выгорания ЯТ, времени выдержки и операции по контролю глубины выгорания ЯТ, времени выдержки и начального обогащения должны быть согласованы с временным графиком начального обогащения должны быть согласованы с временным графиком процесса перегрузки. Поэтому основным критерием при построении процесса перегрузки. Поэтому основным критерием при построении структуры системы контроля глубины выгорания должна быть выбрана ее структуры системы контроля глубины выгорания должна быть выбрана ее работоспособность в режиме реального времени. За время извлечения работоспособность в режиме реального времени. За время извлечения перегрузочной машиной одной топливной сборки система должна перегрузочной машиной одной топливной сборки система должна обеспечить измерение собственного гамма-излучения ТВС, провести обеспечить измерение собственного гамма-излучения ТВС, провести амплитудный анализ импульсов счета, осуществить обработку спектра амплитудный анализ импульсов счета, осуществить обработку спектра собственного гамма-излучения, рассчитать характеристики выгорания ЯТ собственного гамма-излучения, рассчитать характеристики выгорания ЯТ и занести их в базу данных. Работу системы в таком режиме будем и занести их в базу данных. Работу системы в таком режиме будем называть далее работой в режиме реального времени, при этом называть далее работой в режиме реального времени, при этом соблюдается основной принцип построения систем реального времени — соблюдается основной принцип построения систем реального времени — темп поступления входных данных в систему (характеристик собственного темп поступления входных данных в систему (характеристик собственного гамма-излучения топливной сборки) должен соответствовать темпу гамма-излучения топливной сборки) должен соответствовать темпу формирования выходных данных системы (характеристик состояния формирования выходных данных системы (характеристик состояния отработавшего ЯТ).отработавшего ЯТ).

1313


Общий подход к созданию системыОбщий подход к созданию системы – качество измеренийкачество измерений. Измерения должны обеспечить получение такого объема . Измерения должны обеспечить получение такого объема

информации, при котором дополнительные временные затраты для определения информации, при котором дополнительные временные затраты для определения всех контролируемых системой параметров ОЯТ будут минимальны;всех контролируемых системой параметров ОЯТ будут минимальны;

– массогабаритные требованиямассогабаритные требования. Механическая конструкция основных элементов . Механическая конструкция основных элементов системы должна обеспечить хорошую совместимость с существующим системы должна обеспечить хорошую совместимость с существующим транспортно-технологическим оборудованием, элементами машины транспортно-технологическим оборудованием, элементами машины перегрузочной при обеспечении выполнения требований безопасности при перегрузочной при обеспечении выполнения требований безопасности при проведении перегрузки ЯТ, не вносить ограничений на проведение ТТО с ОЯТ; проведении перегрузки ЯТ, не вносить ограничений на проведение ТТО с ОЯТ;

– условия эксплуатацииусловия эксплуатации. Конструкция основных элементов системы должна . Конструкция основных элементов системы должна обеспечить выполнение измерений собственного излучения ОЯТ в реальных обеспечить выполнение измерений собственного излучения ОЯТ в реальных условиях перегрузки топлива на АЭС, с учетом тяжелых условий эксплуатации условиях перегрузки топлива на АЭС, с учетом тяжелых условий эксплуатации блоков детектирования под водой. При этом должен обеспечиваться блоков детектирования под водой. При этом должен обеспечиваться дифференциальный подход, при котором реализуется учет реальных условий дифференциальный подход, при котором реализуется учет реальных условий эксплуатации каждого элемента системы;эксплуатации каждого элемента системы;

– надежностьнадежность. Так как контроль выгорания совмещен с выполнением штатных . Так как контроль выгорания совмещен с выполнением штатных транспортно-технологических операций по перегрузке ЯТ на АЭС по время транспортно-технологических операций по перегрузке ЯТ на АЭС по время проведения ППР, потеря времени ввиду неработоспособности системы должна проведения ППР, потеря времени ввиду неработоспособности системы должна быть минимальной. Надежность системы должна соответствовать надежности быть минимальной. Надежность системы должна соответствовать надежности оборудования для проведения транспортно-технологических операций с ЯТ;оборудования для проведения транспортно-технологических операций с ЯТ;

– удобство обслуживания и эксплуатацииудобство обслуживания и эксплуатации. Эта группа требований . Эта группа требований непосредственно связана с обеспечением надежности системы и обеспечением непосредственно связана с обеспечением надежности системы и обеспечением эффективности системы на всех этапах ее жизненного цикла.эффективности системы на всех этапах ее жизненного цикла.

1414


На основании приведенных требований можно сделать вывод, что с точки На основании приведенных требований можно сделать вывод, что с точки зрения совмещения технологических операций контроля состояния ОЯТ и зрения совмещения технологических операций контроля состояния ОЯТ и его перегрузки наиболее целесообразным представляется размещение его перегрузки наиболее целесообразным представляется размещение детекторов на рабочей штанге перегрузочной машины. При этом детекторов на рабочей штанге перегрузочной машины. При этом детекторы размешаются в специально разработанном конструктиве, детекторы размешаются в специально разработанном конструктиве, закрепляемом на наружной секции рабочей штанги ПМ, который закрепляемом на наружной секции рабочей штанги ПМ, который схематически показан на рисунке. Ограничения на размер конструктива схематически показан на рисунке. Ограничения на размер конструктива (соответственно и на размеры детекторов) накладываются зоной (соответственно и на размеры детекторов) накладываются зоной обслуживания ПМ и размерами наружной секции РШ и они равняются — обслуживания ПМ и размерами наружной секции РШ и они равняются — наружный диаметр 465 мм и внутренний диаметр 405 мм. Указанные наружный диаметр 465 мм и внутренний диаметр 405 мм. Указанные размеры получены на основании конструкторской документации на размеры получены на основании конструкторской документации на перегрузочную машину.перегрузочную машину.

1515


Установленный на рабочей штанге Установленный на рабочей штанге конструктив позволяет совместить конструктив позволяет совместить функции защиты и коллиматора и функции защиты и коллиматора и состоит из следующих компонентов:состоит из следующих компонентов:

нижнего основания из нержавеющей нижнего основания из нержавеющей стали толщиной 25—30 мм с стали толщиной 25—30 мм с профилированным вырезом; профилированным вырезом;

сегментированные пластины из сегментированные пластины из вольфрама с установленными вольфрама с установленными (вмонтированными) в них (вмонтированными) в них полупроводниковыми CdZnTe-полупроводниковыми CdZnTe-детекторами и герметичными детекторами и герметичными разъемами;разъемами;

верхнего основания из нержавеющей верхнего основания из нержавеющей стали толщиной 15—20 мм с стали толщиной 15—20 мм с профилированным вырезом;профилированным вырезом;

бандажных соединений (болты из бандажных соединений (болты из нержавеющей стали длиной нержавеющей стали длиной 350—400 мм).350—400 мм).

äåòåêòîð SDP 311

âîëüôðàìîâûéâêëàäûø

êîëüöåâîéäåðæàòåëü

ðàáî÷àÿ øòàíãàìàøèíû ïåðåãðóçî÷íîé

1616


Предлагаемый конструктив также Предлагаемый конструктив также обеспечивает однозначное и четко обеспечивает однозначное и четко воспроизводимое позиционирование воспроизводимое позиционирование детекторов относительно детекторов относительно контролируемой ТВС для всех серий контролируемой ТВС для всех серий регистрации гамма-излучения. регистрации гамма-излучения. Конструктив позволяет разместить Конструктив позволяет разместить несколько детекторов на расстоянии несколько детекторов на расстоянии 22,5 см от оси контролируемой ТВС. 22,5 см от оси контролируемой ТВС.

Возможны другие варианты изготовления предлагаемого конструктива, которые будут отражены в комплекте конструкторской документации на систему. При этом условия взаимного расположения детекторов и ТВС принципиально изменяться не будут.

äåòåêòîð SDP 311

âîëüôðàìîâûéâêëàäûø

êîëüöåâîéäåðæàòåëü

ðàáî÷àÿ øòàíãàìàøèíû ïåðåãðóçî÷íîé

1818

Эмпирические соотношения, описывающие зависимость активности изотопа или отношения активностей изотопов в ТВС от выгорания при начальном обогащении

2%, 3.3%, 4.4% по 235U

Изотопы Начальное обогащение, % Эмпирические соотношения

134Cs 4,4

137Cs 4,4

154Eu 4,4

134Cs/137Cs 4,4

154Eu /137Cs 4,4

26109 BUA

BUA 10106

0696.272108BUA

BU

CsA

CsA

51009,4

137

134

BU

CsA

EuA

6104

137

154

1919

Эмпирические соотношения, описывающие зависимость активности изотопа или отношения активностей изотопов в ТВС от выгорания при начальном обогащении

2%, 3.3%, 4.4% по 235U

Изотопы Начальное обогащение, %

Эмпирические соотношения

134Cs/137Cs 3,.3

134Cs/137Cs 2

BU

CsA

CsA

51068,4

137

134

BU

CsA

CsA

51051,5

137

134

2020

Зависимость отношения активности изотопа Зависимость отношения активности изотопа 134134CsCs к активности к активности 137137CsCs ТВС ТВС

от выгорания при различных значениях времени выдержкиот выгорания при различных значениях времени выдержки

2121

Измерения проводились на 200-х ТВС на Запорожской АЭС. Более Измерения проводились на 200-х ТВС на Запорожской АЭС. Более 20-ти ТВС измерялись дважды с интервалом в один год. 20-ти ТВС измерялись дважды с интервалом в один год. Эксперименты проводились в период плановой перегрузки топлива на Эксперименты проводились в период плановой перегрузки топлива на блоке, а перегрузочная машина использовалась для отработки метода блоке, а перегрузочная машина использовалась для отработки метода определения глубины выгорания в реальном времени. Исследуемая определения глубины выгорания в реальном времени. Исследуемая ТВС помещалась на стенд, который устанавливался в гнездо ТВС помещалась на стенд, который устанавливался в гнездо универсальное бассейна перегрузки. В процессе установки ТВС в универсальное бассейна перегрузки. В процессе установки ТВС в стенд проводились измерения в трех уровнях перемещения ТВС стенд проводились измерения в трех уровнях перемещения ТВС относительно детектора. Измерения высоты осуществлялось штатной относительно детектора. Измерения высоты осуществлялось штатной системой перегрузочной машины. При извлечении ТВС проводилось системой перегрузочной машины. При извлечении ТВС проводилось измерение спектра по всейизмерение спектра по всей длине ТВС.длине ТВС.

2222

Анализ измеренных спектров собственного гамма-излучения облученного Анализ измеренных спектров собственного гамма-излучения облученного ядерного топлива позволяет выделить следующие основные закономерности: ядерного топлива позволяет выделить следующие основные закономерности:

– при выдержке ядерного топлива в БВ около 1 года на спектрах (линия 1) хорошо при выдержке ядерного топлива в БВ около 1 года на спектрах (линия 1) хорошо выделяются и идентифицируются пики с энергиями 604,7 кэВ (выделяются и идентифицируются пики с энергиями 604,7 кэВ (134134Cs), 661,6 кэВ Cs), 661,6 кэВ ((137137Cs), 756,8 кэВ (Cs), 756,8 кэВ (9595Zr, Zr, 9595Nb), 795,8 кэВ (Nb), 795,8 кэВ (134134Cs), 1168,1 кэВ (Cs), 1168,1 кэВ (134134Cs), 1274,4 кэВ (Cs), 1274,4 кэВ (154154EuEu), ), 1365 кэВ (1365 кэВ (134134Cs);Cs);

– нет четких пиков для ТВС с небольшой выдержкой в БВ до 1 года (линия 2), нет четких пиков для ТВС с небольшой выдержкой в БВ до 1 года (линия 2), хорошо выделяется только пик в области 756,8 кэВ. Этот пик может определяться хорошо выделяется только пик в области 756,8 кэВ. Этот пик может определяться суммированием гамма-излучения изотопов (суммированием гамма-излучения изотопов (9595Zr, Zr, 9595Nb, частично Nb, частично 134134Cs). Причем Cs). Причем интенсивность излучения практически не зависит от глубины выгорания (что интенсивность излучения практически не зависит от глубины выгорания (что справедливо для справедливо для 9595Zr, Zr, 9595Nb), поэтому спектры ТВС с разной глубиной выгорания не Nb), поэтому спектры ТВС с разной глубиной выгорания не сильно отличаются;сильно отличаются;

– интенсивность гамма-излучения ТВС с небольшой выдержкой в БВ существенно интенсивность гамма-излучения ТВС с небольшой выдержкой в БВ существенно превышает интенсивность излучения от выдержанных в БВ ТВС.превышает интенсивность излучения от выдержанных в БВ ТВС.

2323

Спектр излучения ОТВС Е 2957 с выгоранием 37,23МВтсут/кг и выдержкой 11 месяцев.

Спектр излучения ОТВС Е0906 с Спектр излучения ОТВС Е0906 с выгоранием 43,41 МВтвыгоранием 43,41 МВтсут/кг сут/кг и выдержкой 5,8 лет и выдержкой 5,8 лет

2424

Спектр излучения ОТВС ГВ 2278 с выгоранием 30,58 МВтсут/кг и выдержкой 8,05 лет. .

Спектр излучения ОТВС ЕД 1646 с Спектр излучения ОТВС ЕД 1646 с выгоранием 38,1 МВтвыгоранием 38,1 МВтсут/кг и сут/кг и

выдержкой 5,8 лет.выдержкой 5,8 лет.

2525

Спектр излучения ОТВС А 0230 с выгоранием 13,45 МВтсут/кг и выдержкой 13,16 лет. .

Спектр излучения ОТВС Г 0352 с Спектр излучения ОТВС Г 0352 с выгоранием 31,67 МВтвыгоранием 31,67 МВтсут/кг сут/кг и выдержкой 11,15 лет . и выдержкой 11,15 лет .

2626

Полученные результаты измерений Полученные результаты измерений подтвердили результаты имитационного подтвердили результаты имитационного моделирования и установили моделирования и установили эмпирическую зависимость скорости эмпирическую зависимость скорости счета счета 137137Cs от выгорания в виде Cs от выгорания в виде соотношения. При этом результаты всех соотношения. При этом результаты всех измерений приведены к дате останова измерений приведены к дате останова реактора реактора

Сравнение экспериментально Сравнение экспериментально полученных данных отношения полученных данных отношения активностей активностей 134134Cs и Cs и 137137Cs с результатами Cs с результатами имитационного моделирования имитационного моделирования показывает, что имеет место не только показывает, что имеет место не только качественное, но и количественное качественное, но и количественное совпадение зависимости указанного совпадение зависимости указанного отношения от выдержки и выгорания отношения от выдержки и выгорания ядерного топлива. Подобное сходство ядерного топлива. Подобное сходство наблюдается и для зависимости наблюдается и для зависимости указанного отношения от выгорания и указанного отношения от выгорания и начального обогащения ядерного начального обогащения ядерного топлива. топлива.

2727

Соотношения, описывающие зависимости выгорания и времени Соотношения, описывающие зависимости выгорания и времени выдержки ОЯТвыдержки ОЯТ от измеренных интенсивностей от измеренных интенсивностей -излучения ПД -излучения ПД

2828

Описание применяемых технических средств Концепция построения системы контроля выгорания ОЯТ в реальном

времени основана на следующих основных принципах и средствах:– распределенные многодетекторные измерения с возможностью

выделения групп измерительных каналов для резервирования; – распределенный вычислительный комплекс с дублированием результатов

измерения; – отказоустойчивые средства вычислительной техники на основе

промышленных компьютеров; – объединение подсистем через локальную сеть на базе HDSL-технологии,

позволяющей получать высокоскоростной цифровой доступ по витой паре;

– диагностика технических и программных средств;– системность, открытость, совместимость, стандартизация, унификация и

эффективность.

2929

Система контроля глубины выгоранияСистема контроля глубины выгорания На основании изложенной концепции и общего подхода к созданию На основании изложенной концепции и общего подхода к созданию

системы, предложен состав технических средств системы системы, предложен состав технических средств системы приведенный на рисунках Система контроля глубины выгорания приведенный на рисунках Система контроля глубины выгорания отработавшего ядерного топлива представляет собой программно-отработавшего ядерного топлива представляет собой программно-технический комплекс состоящий из:технический комплекс состоящий из:– технических средств, предназначенных для определения характеристик технических средств, предназначенных для определения характеристик

собственного гамма-излучения ОЯТ (детекторы, анализаторы, ЭВМ)собственного гамма-излучения ОЯТ (детекторы, анализаторы, ЭВМ)– технических средств, предназначенных для обеспечения проведения технических средств, предназначенных для обеспечения проведения

измерений при проведении ТТО с ЯТ на блоке АЭС (конструктив для измерений при проведении ТТО с ЯТ на блоке АЭС (конструктив для детекторов, шкафы и крейты с оборудованием, блоки питания, кабеля);детекторов, шкафы и крейты с оборудованием, блоки питания, кабеля);

– технических средств предназначенных для обработки полученной технических средств предназначенных для обработки полученной информации о характеристиках полей излучения ядерного топлива (ЭВМ, информации о характеристиках полей излучения ядерного топлива (ЭВМ, установленная в пультовой ПМ и частично ЭВМ, установленная на ПМ; установленная в пультовой ПМ и частично ЭВМ, установленная на ПМ;

– программного обеспечения (управление анализаторами, обработка программного обеспечения (управление анализаторами, обработка спектров, определение выгорания, связь между ЭВМ, представление спектров, определение выгорания, связь между ЭВМ, представление полученной информации).полученной информации).

3030

конструктив наРШ ПМ

ШКАФ SCHROFF TECNOPAC II 13U ELEC 575D

( TECNOPACII UNIVERSAL 13U575D)

ШКАФ SCHROFF PROLINE PC 1700HX600WX600D

(MINIRACK 12U 600D)

ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯAPC PS450I

ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯAPC SU1000RMI2U

VDSL-модем ZyXEL Prestige 841C

IPC-610 (IPC-615) шассипромышленного ПК

VDSL-модем ZyXEL Prestige 841

IPC-610 (IPC-615) шассипромышленного ПК

Блокпитания

ПК

Блокпитания

ПК

Пассивная объединительнаяплата PCA-6114P10-B

HDD EIDE10-20 GB

HDD SCSI40-60 GB

Пассивная объединительнаяплата PCA-6114P10-B

PC

I

PC

I

Одноплатный промышленный ПКPCA-6004H-00A1

EIDE Ethernet

Одноплатный промышленныйПК PCA-6181ES-00A1

MCA №1Target dMCApro






MCC

контроль влажности

IS

A

Ethernet

EIDE

SVGA LPT

CD RW

SCSI

CZT-детекторыSDP 310

6 шт.

Датчиквлажности Honeywell

HIH-3610

220V220 V

Промышленныйплоскопанельный 17" TFT

монитор FPM-3175TV

3131

Частичный состав технических средств, устанавливаемых на перегрузочной машине

3333

Состав технических средств системы контроля выгорания ОЯТ: шесть измерительных каналов для регистрации спектров собственного гамма шесть измерительных каналов для регистрации спектров собственного гамма

излучения ОЯТ, включающих:излучения ОЯТ, включающих:– блок детектирования гамма-излучения на основе CdZnTe-детектора блок детектирования гамма-излучения на основе CdZnTe-детектора

SDPSDP 310/ 310/LCLC/20 /20 CC в котором расположены: в котором расположены: а) полупроводниковый детектор;а) полупроводниковый детектор; б) предварительный усилитель;б) предварительный усилитель;

многоканальный амплитудный анализатор импульсов Target dMCApro, в многоканальный амплитудный анализатор импульсов Target dMCApro, в котором расположены:котором расположены:

а) блоки питания и усиления;а) блоки питания и усиления; б) спектрометрический АЦП;б) спектрометрический АЦП;

программное обеспечение накопления измерительной информации о полях программное обеспечение накопления измерительной информации о полях собственного гамма-излучения ОТВС, управления амплитудным собственного гамма-излучения ОТВС, управления амплитудным анализатором импульсов dMCApro фирмы Target, с возможностью анализатором импульсов dMCApro фирмы Target, с возможностью многодетекторных измерений с независимым управлением каждого многодетекторных измерений с независимым управлением каждого анализатораанализатора

комплект кабелей для подключения детектров;комплект кабелей для подключения детектров; многоканальный программируемый счетчик совпадений/антивоспадений (на многоканальный программируемый счетчик совпадений/антивоспадений (на

схеме обозначен МСС) импульсов от CdZnTe-детекторов в заданном схеме обозначен МСС) импульсов от CdZnTe-детекторов в заданном энергетическом окне;энергетическом окне;

3434

Состав технических средств системы контроля выгорания ОЯТ: индикаторный канал контроля влажности в герметичных объемах индикаторный канал контроля влажности в герметичных объемах

конструктива, установленного на РШ ПМ, включающий:конструктива, установленного на РШ ПМ, включающий:– шесть датчиков влажности HIH-3610 фирмы Honeywell, установленных шесть датчиков влажности HIH-3610 фирмы Honeywell, установленных

рядом с CdZnTe-детекторами;рядом с CdZnTe-детекторами;– многоканальный преобразователь данных измерений влажности датчиком многоканальный преобразователь данных измерений влажности датчиком

HIH-3610-001 в цифровой код;HIH-3610-001 в цифровой код; программное обеспечение для управления режимами измерения программное обеспечение для управления режимами измерения

системы, диагностики оборудования установленного на ПМ, контроля системы, диагностики оборудования установленного на ПМ, контроля влажности в герметичных объемах конструктива, установленного на влажности в герметичных объемах конструктива, установленного на РШ ПМ, управления работой схемы совпадений/антивоспадений; РШ ПМ, управления работой схемы совпадений/антивоспадений;

пассивная объединительная плата с шинами ISA/PCI пассивная объединительная плата с шинами ISA/PCI PCAPCA-6114-6114PP10-10-BB;; персональный промышленный одноплатный компьютер персональный промышленный одноплатный компьютер PCAPCA-6004-6004HH--

0000AA1 с устройствами накопления информации для накопления 1 с устройствами накопления информации для накопления первичной измерительной информации и передачи измеренных первичной измерительной информации и передачи измеренных данных;данных;

шасси промышленного ПК IPC-610 (или IPC-615) с блоком питания шасси промышленного ПК IPC-610 (или IPC-615) с блоком питания 300 Вт, с возможностью установки в 19” стойки;300 Вт, с возможностью установки в 19” стойки;

шкаф шкаф Tecnopac IITecnopac II 13 13U ElecU Elec 575 575D D или или UniversalUniversal 13 13UU575575DD фирмы фирмы SchroffSchroff, обеспечивающий требования , обеспечивающий требования IPIP55;55;

3535

Состав технических средств системы контроля выгорания ОЯТ: источник бесперебойного питания PS450 фирмы APC с дополнительным фильтром источник бесперебойного питания PS450 фирмы APC с дополнительным фильтром

импульсных помех входного питания;импульсных помех входного питания; VDSLVDSL-модем -модем PrestigePrestige 841 841CC (клиент) фирмы (клиент) фирмы ZyXELZyXEL, поддерживающий HDSL;, поддерживающий HDSL; шкаф Proline PC 1700HX600WX600D или шкаф Proline PC 1700HX600WX600D или MinirackMinirack 12 12UU 600 600DD фирмы фирмы SchroffSchroff, ,

обеспечивающий требования обеспечивающий требования IPIP40;40; источник бесперебойного питания SU1000RMI2U фирмы APC с дополнительным источник бесперебойного питания SU1000RMI2U фирмы APC с дополнительным

фильтром импульсных помех входного питания;фильтром импульсных помех входного питания; шасси промышленного ПК IPC-610 (или IPC-615) с блоком питания 300 Вт, с шасси промышленного ПК IPC-610 (или IPC-615) с блоком питания 300 Вт, с

возможностью установки в 19” стойки;возможностью установки в 19” стойки; пассивная объединительная платы с шинами ISA/PCI пассивная объединительная платы с шинами ISA/PCI PCAPCA-6114-6114PP10-10-BB персональный промышленный одноплатный компьютер PCA-6181ES-00A1 с персональный промышленный одноплатный компьютер PCA-6181ES-00A1 с

устройствами накопления и архивирования информации;устройствами накопления и архивирования информации; VDSLVDSL-модем -модем PrestigePrestige 841 (сервер) фирмы 841 (сервер) фирмы ZyXELZyXEL, поддерживающий HDSL;, поддерживающий HDSL; промышленный плоскопанельный 17" TFT монитор FPM-3175TV;промышленный плоскопанельный 17" TFT монитор FPM-3175TV; комплект общесистемных кабелей;комплект общесистемных кабелей; программное обеспечение для обработки полученных спектров (поиск пиков полного программное обеспечение для обработки полученных спектров (поиск пиков полного

поглощения, определение площади пиков, определение интенсивности излучения в поглощения, определение площади пиков, определение интенсивности излучения в пике полного поглощения);пике полного поглощения);

программное обеспечение для расчета выгорания ОЯТ контролируемой ТВС и ведения программное обеспечение для расчета выгорания ОЯТ контролируемой ТВС и ведения базы данных;базы данных;

программное обеспечение для управления режимами работы системы, диагностики программное обеспечение для управления режимами работы системы, диагностики отдельных элементов, ведения служебной базы данных о параметрах системы.отдельных элементов, ведения служебной базы данных о параметрах системы.

3636

Методика контроля выгорания ОЯТМетодика контроля выгорания ОЯТ

На основании полученных результатов предложена методика контроля выгорания ОЯТ в реальном времени при проведении ТТО. Особенность методики состоит в том, что для расчета выгорания не требуется предварительного знания начального обогащения и времени выдержки ТВС после окончания кампании.

3737

Методика контроля выгорания ОЯТМетодика контроля выгорания ОЯТМетодика состоит из следующей последовательности операций по измерениям и Методика состоит из следующей последовательности операций по измерениям и

обработке результатов:обработке результатов: определение времени выдержки с использованием отношения измеренной определение времени выдержки с использованием отношения измеренной

интенсивности гамма-излучения интенсивности гамма-излучения 137137Сs к интегральной интенсивности Сs к интегральной интенсивности --излучения;излучения;

оценочный расчет выгорания (оценочный расчет выгорания (BUBU) контролируемой ТВС по ) контролируемой ТВС по 137137Cs, Cs, определение погрешности определение погрешности BUBU полученной величины выгорания; полученной величины выгорания;

определение отношения интенсивностей определение отношения интенсивностей -излучения изотопов -излучения изотопов 134134Сs, Сs, 137137Сs к Сs к моменту останова реактора на основании полученного значения времени моменту останова реактора на основании полученного значения времени выдержки;выдержки;

оценка начального обогащения ТВС, на основании данных оценочного оценка начального обогащения ТВС, на основании данных оценочного расчета выгорания контролируемой ОТВС и значения отношения расчета выгорания контролируемой ОТВС и значения отношения интенсивности интенсивности -излучения изотопов -излучения изотопов 134134Сs, Сs, 137137Сs (Сs (II((134134Cs)Cs)//II((137137Cs)) на момент Cs)) на момент останова реактора;останова реактора;

определение выгорания контролируемой ОТВС с использованием отношения определение выгорания контролируемой ОТВС с использованием отношения интенсивности интенсивности -излучения изотопов -излучения изотопов 134134Сs, Сs, 137137Сs и значения начального Сs и значения начального обогащения;обогащения;

окончательное определение погрешности окончательное определение погрешности BUBU полученной величины полученной величины выгорания контролируемой ТВС. выгорания контролируемой ТВС.

3838


На практике во всех известных методиках, в том числе и описываемой На практике во всех известных методиках, в том числе и описываемой для определения глубины выгорания ТВС, используются для определения глубины выгорания ТВС, используются эмпирические зависимости, полученные на основании результатов эмпирические зависимости, полученные на основании результатов измерений на АЭС, при этом часть ТВС принимается в качестве измерений на АЭС, при этом часть ТВС принимается в качестве образцовых. А для построения градуировочной зависимости образцовых. А для построения градуировочной зависимости используются расчетные данные о глубине выгорания. Расчет используются расчетные данные о глубине выгорания. Расчет выгорания может проводиться с применением более сложных выгорания может проводиться с применением более сложных программных средств, которые в практике эксплуатации АЭС не программных средств, которые в практике эксплуатации АЭС не используются. используются.

3939


На основании описанного выше подхода, были получены следующие На основании описанного выше подхода, были получены следующие основные зависимости, используемые при контроле глубины основные зависимости, используемые при контроле глубины выгорания ОЯТ в реальном времени: выгорания ОЯТ в реальном времени:

зависимость отношения измеренной интенсивности зависимость отношения измеренной интенсивности -излучения -излучения 137137Сs Сs к интегральной интенсивности к интегральной интенсивности -излучения от времени выдержки -излучения от времени выдержки ОЯТ;ОЯТ;

набор однотипных зависимостей отношения интенсивности набор однотипных зависимостей отношения интенсивности --излучения изотопов излучения изотопов 134134Сs, Сs, 137137Сs (I(Сs (I(134134Cs)Cs)//I(I(137137Cs)) на момент останова Cs)) на момент останова реактора от выгорания для каждого значения начального обогащения реактора от выгорания для каждого значения начального обогащения ТВС;ТВС;

зависимость интенсивности зависимость интенсивности -излучения изотопа -излучения изотопа 137137Сs на момент Сs на момент

останова реактора от выгорания для всех значений обогащенияостанова реактора от выгорания для всех значений обогащения..

4040

Зависимость отношения Зависимость отношения измеренной интенсивности измеренной интенсивности --излучений 137Cs к полной излучений 137Cs к полной интенсивности собственного интенсивности собственного --излучения ОЯТ от времени излучения ОЯТ от времени выдержки выдержки

Сравнение экспериментально Сравнение экспериментально полученных данных отношения полученных данных отношения активностей активностей 134134Cs и Cs и 137137Cs с Cs с результатами имитационного результатами имитационного моделирования показывает, что моделирования показывает, что имеет место не только имеет место не только качественное, но и количественное качественное, но и количественное совпадение зависимости указанного совпадение зависимости указанного отношения от выдержки и отношения от выдержки и выгорания ядерного топлива. выгорания ядерного топлива. Подобное сходство наблюдается и Подобное сходство наблюдается и для зависимости указанного для зависимости указанного отношения от выгорания и отношения от выгорания и начального обогащения ядерного начального обогащения ядерного топлива. топлива.

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012

отношение Imes (137

Cs) к Imes(all)

выде

ржка

, лет

4141

Соотношения, описывающие зависимости выгорания и времени Соотношения, описывающие зависимости выгорания и времени выдержки ОЯТвыдержки ОЯТ от измеренных интенсивностей от измеренных интенсивностей -излучения ПД -излучения ПД

4242


Погрешность определения глубины выгорания ОЯТ определяется по Погрешность определения глубины выгорания ОЯТ определяется по совокупности оценок погрешностей, проведенных при градуировке системы в совокупности оценок погрешностей, проведенных при градуировке системы в лаборатории, статистической погрешности измерений и погрешностей лаборатории, статистической погрешности измерений и погрешностей градуировочных зависимостей (оценка времени выдержки, обогащения и градуировочных зависимостей (оценка времени выдержки, обогащения и определение зависимости выгорания от интенсивности собственного гамма-определение зависимости выгорания от интенсивности собственного гамма-излучения излучения 137137Сs и отношения интенсивности Сs и отношения интенсивности -излучения изотопов -излучения изотопов I(I(134134Cs)Cs)//I(I(137137Cs)).Cs)).

Погрешность градуировочных зависимостей определяется систематической Погрешность градуировочных зависимостей определяется систематической погрешностью паспортной величины выгорания используемых в качестве погрешностью паспортной величины выгорания используемых в качестве контрольных ТВС и погрешностью, обусловленной статистическими контрольных ТВС и погрешностью, обусловленной статистическими погрешностями измерений в процессе проведения градуировки.погрешностями измерений в процессе проведения градуировки.

Погрешность градуировки спектрометра в основном определяется Погрешность градуировки спектрометра в основном определяется погрешностью определения эффективности регистрации в пике полного погрешностью определения эффективности регистрации в пике полного поглощения в реальной геометрии измерений и в рассматриваемом случае поглощения в реальной геометрии измерений и в рассматриваемом случае будет определяться статистической погрешностью для конкретной будет определяться статистической погрешностью для конкретной энергетической точки на градуировочной кривой и погрешностью энергетической точки на градуировочной кривой и погрешностью определения коэффициентов уравнения (см. табл). определения коэффициентов уравнения (см. табл).

4343


Определенная по ГОСТ 26874 общая статистическая погрешность Определенная по ГОСТ 26874 общая статистическая погрешность определения эффективности регистрации составляет 7,75% при погрешности определения эффективности регистрации составляет 7,75% при погрешности определения активности образцового источника 5%, погрешности учета определения активности образцового источника 5%, погрешности учета времени со дня изготовления источника 1%, статистической погрешности времени со дня изготовления источника 1%, статистической погрешности повторных измерений площади пика 2,0 %. Тогда погрешность градуировки повторных измерений площади пика 2,0 %. Тогда погрешность градуировки — зависимости эффективности регистрации составит 8,7%. — зависимости эффективности регистрации составит 8,7%.

При этом суммарная погрешность (статистическая, градуировка) определения При этом суммарная погрешность (статистическая, градуировка) определения интенсивности в реальных условиях измерений на АЭС составила:интенсивности в реальных условиях измерений на АЭС составила:

для линии 661 кэВ для линии 661 кэВ 137137CsCs от 8,8% до 17,3%, в большинстве случаев от 8,8% до 17,3%, в большинстве случаев погрешность равна 9,2%.погрешность равна 9,2%.

для линии 604 кэВ для линии 604 кэВ 134134CsCs от 10,6% до 36%, обычно она равна 11,8%. от 10,6% до 36%, обычно она равна 11,8%. для суммы линий 796 и 802 кэВ для суммы линий 796 и 802 кэВ 134134CsCs от 9,2% до 36%, обычно она от 9,2% до 36%, обычно она

равна 10,6 %. равна 10,6 %.

4444


Суммарная погрешность отношения интенсивности изотопов цезия без учета Суммарная погрешность отношения интенсивности изотопов цезия без учета снижения погрешности за счет уменьшения влияния погрешности снижения погрешности за счет уменьшения влияния погрешности эффективности регистрации составляет от 13,2% до 29,0% (для большинства эффективности регистрации составляет от 13,2% до 29,0% (для большинства измерений 14,5 %). измерений 14,5 %).

Суммарная погрешность отношения интенсивности изотопов цезия при учете Суммарная погрешность отношения интенсивности изотопов цезия при учете снижения погрешности за счет уменьшения влияния погрешности снижения погрешности за счет уменьшения влияния погрешности эффективности регистрации составляет (компенсируются погрешности эффективности регистрации составляет (компенсируются погрешности определения активности источника и времени) от 7,9% до 29,0% (для определения активности источника и времени) от 7,9% до 29,0% (для большинства измерений 9,9 %). большинства измерений 9,9 %).

4545


Полученные результаты с нашей точки зрения не отвечают потребностям Полученные результаты с нашей точки зрения не отвечают потребностям использования системы на АЭС. Простые отклонения очень малы и это использования системы на АЭС. Простые отклонения очень малы и это создает ложное впечатления достаточно точных результатов. Однако если, в создает ложное впечатления достаточно точных результатов. Однако если, в свою очередь, провести статистический анализ полученных отклонений, то свою очередь, провести статистический анализ полученных отклонений, то можно получить полезную информацию об основных источниках ошибок.можно получить полезную информацию об основных источниках ошибок.

Например, такой анализ показывает, что среднее значение отклонения Например, такой анализ показывает, что среднее значение отклонения определения времени выдержки после облучения очень незначительно. Но определения времени выдержки после облучения очень незначительно. Но при этом можно рассмотреть в качестве случайной независимой переменной при этом можно рассмотреть в качестве случайной независимой переменной значение отклонения (ошибку) для каждого конкретного значения оценки значение отклонения (ошибку) для каждого конкретного значения оценки времени выдержки от средней величины. Дисперсия распределения такой времени выдержки от средней величины. Дисперсия распределения такой случайной величины достаточно велика. Это приводит к тому, что имеет случайной величины достаточно велика. Это приводит к тому, что имеет место увеличение погрешности определения выгорания на основании место увеличение погрешности определения выгорания на основании отношений, так как при типичном времени выдержки несколько лет отношений, так как при типичном времени выдержки несколько лет погрешность несколько процентов в определении выдержки приводит к погрешность несколько процентов в определении выдержки приводит к большой погрешности для большой погрешности для 134134Cs с небольшим периодом полураспада. Но при Cs с небольшим периодом полураспада. Но при этом это в меньшей степени отражается на этом это в меньшей степени отражается на 137137Cs.Cs.

При этом анализ полученных эмпирических калибровочных зависимостей для При этом анализ полученных эмпирических калибровочных зависимостей для отношений (I(отношений (I(134134Cs)Cs)//I(I(137137Cs)) показал, что они практически совпадают с Cs)) показал, что они практически совпадают с теоретическим значениями.теоретическим значениями.

4646


Необходимо учитывать, что указанные зависимости являются базовыми для расчета выгорания. Это позволяет сделать предположение о другом варианте анализа и интерпретации результатов. Был предложен подход, который базируется на применении теории информации, например, для численной оценки результатов химико-аналитических исследований, оценки результатов моделирования в ходе анализа сложных систем.

На основании результатов, изложенных в Шенном для статистической оценки гипотезы что совокупность экспериментальных данных незначительно отличается от той, которая может быть при некотором теоретическом законе может быть проведено испытание на соответствие при помощи параметра 2. В методе 2 в качестве меры отклонения экспериментальных точек от ожидаемых значений принимается сумма квадратов отклонений от предполагаемой зависимости.

4747

Методика контроля выгорания ОЯТМетодика контроля выгорания ОЯТ Процедура использования Процедура использования 22 такова: такова: 1. Выдвигается предположение о зависимости, связывающей выгорание и отношение 1. Выдвигается предположение о зависимости, связывающей выгорание и отношение

активностей для каждого обогащения. активностей для каждого обогащения. 2. Определяется значение 2. Определяется значение 22 для каждой выборки (обогащение, статистическая для каждой выборки (обогащение, статистическая

погрешность, количество экспериментальных точек). При этом при расчете погрешность, количество экспериментальных точек). При этом при расчете 2 2 используется разность между ожидаемым теоретическим значением выгорания и используется разность между ожидаемым теоретическим значением выгорания и реальнымреальным

3. Сравнивается полученное значение 3. Сравнивается полученное значение 22 с нормируемым табличным значением для с нормируемым табличным значением для заданной доверительной вероятности. Обычно берут 0,95. заданной доверительной вероятности. Обычно берут 0,95.

Если полученное значение Если полученное значение 22 меньше нормируемого, то можно говорить, что при меньше нормируемого, то можно говорить, что при данном уровне доверительной вероятности принятая к качестве гипотезы зависимость данном уровне доверительной вероятности принятая к качестве гипотезы зависимость описывает экспериментальные данныеописывает экспериментальные данные

4. Процедура может быть проведена повторно после удаления "промахов" (явных 4. Процедура может быть проведена повторно после удаления "промахов" (явных ошибок).ошибок).

Определяется значение параметра Определяется значение параметра 22 для различных значений обогащения и для различных значений обогащения и статистической погрешности измерения. статистической погрешности измерения.

4848


Типовая погрешность должна быть не хуже 10% (см. выше — 9,9%), поэтому Типовая погрешность должна быть не хуже 10% (см. выше — 9,9%), поэтому и используется это значение в качестве основного. Реально достижимая и используется это значение в качестве основного. Реально достижимая погрешность составляет 8%. Поэтому проверка проведена и для этого погрешность составляет 8%. Поэтому проверка проведена и для этого значения. Более корректно провести расчет с подстановкой индивидуального значения. Более корректно провести расчет с подстановкой индивидуального экспериментального значения для каждого наблюдения. Однако это очень экспериментального значения для каждого наблюдения. Однако это очень громоздко. Обычно при проверке гипотез берут какое-либо одно значение, громоздко. Обычно при проверке гипотез берут какое-либо одно значение, как правило, задаваемое в нормативной документациикак правило, задаваемое в нормативной документации

Для расчета Для расчета 22 используем формулу используем формулу

n

i i

теорiэксi yy

1

2

2

4949


В нашем случае достаточно тяжело определить что такое текущее значение В нашем случае достаточно тяжело определить что такое текущее значение экспериментальное и теоретическое. При расчете использовалась разность экспериментальное и теоретическое. При расчете использовалась разность между декларируемым значением выгорания (паспортным) и рассчитанным между декларируемым значением выгорания (паспортным) и рассчитанным на основании полученных зависимостей — разность между на основании полученных зависимостей — разность между экспериментальными точками и поверхностью на рисунке. Этот подход экспериментальными точками и поверхностью на рисунке. Этот подход хорош тем, что в принципе вообще можно не говорить об эмпирических хорош тем, что в принципе вообще можно не говорить об эмпирических зависимостях, приведенных выше. При этом можно утверждать, что для зависимостях, приведенных выше. При этом можно утверждать, что для расчета глубины выгорания ТВС используются теоретические зависимости по расчета глубины выгорания ТВС используются теоретические зависимости по отношению активностей изотопов. Результаты такого анализа приведены отношению активностей изотопов. Результаты такого анализа приведены ниже в таблице.ниже в таблице.

5050

Соотношения, описывающие зависимость измеренной интенсивности гамма-излучения изотопа или отношения интенсивностей гамма-излучения

изотопов от выгорания. Обогащение

Условия при которых проводилась проверка гипотезы

Значение параметра 2

Время декларированное

Время рассчитанное Табличное нормируемое значение

3,3% Теоретическая зависимость отношения активностей. Ошибки не выбрасывались

5,74 (погрешность 10%)


12,3

Теоретическая зависимость отношения активностей. Ошибки исключены.


11,6

Теоретическая зависимость отношения активностей. Ошибки не выбрасывались


94,41 (погрешность 8%) 12,3

Теоретическая зависимость отношения активностей. Ошибки исключены.


Экспериментальная зависимость отношения активностей. Ошибки не выбрасывались



Экспериментальная зависимость отношения активностей. Ошибки исключены.


Экспериментальная зависимость отношения активностей Ошибки не выбрасывались.


9,39 (погрешн. 8%) 12,3

Экспериментальная зависимость отношения активностей. Ошибки исключены


5151

Соотношения, описывающие зависимость измеренной интенсивности гамма-излучения изотопа или отношения интенсивностей гамма-излучения изотопов от

выгорания. Обогащение

Условия при которых проводилась проверка гипотезы


Время декларированное

Время рассчитанное

Табличное нормируемое значение

4,4% Зависимость отношения активностей. Ошибки не выбрасывались



34,76

Экспериментальная зависимость отношения. Ошибки исключены.


34,76

Зависимость отношения активностей. Ошибки не выбрасывались



34,76

Экспериментальная зависимость отношения активностей. Ошибки исключены


34,76

Все точки

По интенсивности 137CsОшибки не выбрасывались

18,74 (погрешн. 8%)

97,07 (погрешн. 8%)

43,19



19,26 (погрешн. 10%)

43,19

5252


Можно утверждать, что с доверительной вероятностью 0,95 глубину Можно утверждать, что с доверительной вероятностью 0,95 глубину выгорания ТВС можно рассчитывать с использованием выгорания ТВС можно рассчитывать с использованием экспериментальных данных об отношении интенсивностей экспериментальных данных об отношении интенсивностей --излучения изотопов цезия, при этом погрешность не превысит 10%.излучения изотопов цезия, при этом погрешность не превысит 10%.

Аналогичный подход применяется для оценки ошибок определения Аналогичный подход применяется для оценки ошибок определения времени выдержки. Видно, что без исключения ошибок применять времени выдержки. Видно, что без исключения ошибок применять зависимость для определения времени выдержки следует достаточно зависимость для определения времени выдержки следует достаточно осторожно. При этом следует отметить маленькое значение средней осторожно. При этом следует отметить маленькое значение средней ошибки (менее 5%). Таким образом, можно сделать вывод, что ошибки (менее 5%). Таким образом, можно сделать вывод, что имеется достаточно высокая вероятность (около 25 %) единичных имеется достаточно высокая вероятность (около 25 %) единичных выбросов. Это подтвердили расчеты глубины выгорания с выбросов. Это подтвердили расчеты глубины выгорания с использованием времени по соотношению, приведенному на рисунке.использованием времени по соотношению, приведенному на рисунке.

5353

Определение времени выдержки. Значение параметра 2 при

доверительной вероятности 0,95 и 0,9 Условия при которых проводилась проверка гипотезы


Оценка 2 Табличное нормируемое значение, Р=0,95

Табличное нормируемое значение Р=0,9


127,29 69,13 73,29

По интенсивности 137CsОшибки исключены

51,01 51,74 55,33

5454

— — Восстановленное распределение активности 137Восстановленное распределение активности 137CsCs для для ТВС при уменьшении активности в единичном твэла на ТВС при уменьшении активности в единичном твэла на

участке высотой до 20 см на 10участке высотой до 20 см на 10 %%, 20 , 20 %%, 30 , 30 %%

5555

208

244

304

276

328

315 316314313312310 311309

321 323322 326325324 327

199

235

267

251

234

216 217

197

177

198

178 179

259 260257 258256254 255252 253

286285284282 283

297296 299298

269268 271270

287 288 290289

302301300 303

274273272 275

184

222220

236 237

218 219

238 239

221

182

200 201

180 181

202 203

183

242240 241

223 224

243

225 226

206204 205

185 186

207

187 188

319317 318 320

330329 331

266265263261 262 264

295291 292 293 294

306305 308307

278277 280279 281

193

231229

245 246

227 228

247 248

230

191

209 210

189 190

211 212

192

249 250

232 233

215213 214

194 195 196

128

168

119

159157156

136

158

137 138

117 118

99 100

82 83

66

51

105

143141

160 161

139 140

162 163

142

103

120 121

101 102

122 123

104

166164 165

144 145

167

146 147

126124 125

106 107

127

108 109

69

84 85

67 68

86 87

70 71

39

52 53

37 38

54 55

40 41

9088 89

72 73

91 92

74 75

5856 57

42 43

59 60

44 45

31 2

13

24 25

12

26 27

14 15

75 6 84

3028 29

16 17

31 32

18 19

114

152150

169 170

148 149

171 172

151

112

129 130

110 111

131 132

113

175173 174

153 154

176

155

135133 134

115 116

78

93 94

76 77

95 96

79 80

48

61 62

46 47

63 64

49 50

97 98

81

65

10 119

22

33 34

20 21

35 36

23

Детектор

X

Y

),)(,(00

yx

m

mnmn wAI .

m

mnimi

i

n EwkAI ),(

О.В. Маслов Одесский национальный политехнический...

Documents