مقدمه

یکی از کارهای ضروری در بهرهبرداری اولیه عادی یا سوختگذاری مجدد راکتورها، راهاندازی اولیه واقعی (Physical startup) است. آزمایش اندازهگیری بحرانیت راکتور از موارد مهم آزمایشات راهاندازی فیزیکی راکتور است. اطلاع دقیق از نقطه بحرانیت راکتور جدید صرفا از راه تئوری و محاسبات است که آن هم خالی از خطا نمیباشد. در خلال اولین بحرانیت راکتور، معمولا راکتیویته کم و مرحله به مرحله اضافه شده و با پیشبینی دقیق، زیر-بحرانیت راکتور برآورد میشود.[۲][۱] از معادلات نقطهای دینامیکی راکتور بعنوان پایه معادله برونیابی بحرانیت استفاده نمود.

(۱)
(۲) I = 1, 2′ …’۶
جائی که n میانگین چگالی نوترون، t زمان، راکتیویته، i کسری از نوترونهای تاخیری برای گروه i، i

ثابت واپاشی نوترون تاخیری هستک برای گروه i، زمان تولد نوترون، Ci میانگین چگالی نوترون تاخیری هستکهای گروه ith و S چگالی چشمه نوترون خارجی در ثانیه است. وقتی راکتور در حالت پایا باشد داریم,

dn(t)/dt=dCi(t)/dt=0؛ در حالت پایا چگالی نوترون n0 بصورت معادله (۳) n 0=S.L/I I بدست
میآید. نرخ شمارش نوترون NC بوسیله آشکارسازهای نوترون بوسیله رابطه n = NC بیان میشود، که در

آن ضریب نشت نوترون از راکتور، راندمان آشکارسازهای نوترون است. معادله (۳) را میتوان بصورت

۸۲۹

NC = S.L/I I (4) نوشت. در برونیابی بحرانیت، راکتیویته مرحله به مرحله متناسب با NC افزایش مییابد. راههای گوناگونی برای وارد کردن راکتیویته به راکتور وجود دارد که به طراحی و ساختار راکتور نظیر بیرون کشیدن میله کنترل، رقیق شدن محلول برن، افزودن سوخت، افزایش غلظت ۲۳۵U و غیره بستگی دارد. در راهاندازی اولیه واقعی راکتور منحنی برونیابی بحرانیت در حالتهای مختلف راکتور ۱/NC (محور (Y برحسب تغییر تکثیر نوترون یا تغییرات راکتیویته (محور (X رسم میشود.[۳]

×واگرائی برونیابی بحرانیت

معادله ۴ نشان میدهد، که ارتباط بین ۱/NC و خطی است. اما در واقع یک رابطه خطی نیست و گاهی حالت منحنی محدب و گاهی حالت منحنی مقعر است. برونیابی در راکتیویته خیلی بالا منحنی محدب ایجاد میکند و ریسک فوق-بحرانی شدن افزایش میابد. برونیابی راکتیویتههای پائین، منحنی مقعر ایجاد کرده و رسیدن به بحرانیت کندتر و با دقت بیشتر انجام میگیرد.

سه عامل اصلی رفتار غیر خطی بشرح ذیل است.

-۱ اثر چشمه نوترون. نرخ شمارش نوترونهای NC نشت یافته از راکتور شامل دو قسمت نوترونهای شکافت (NF) و نوترونهای چشمه ثابت (NS) است.

-۲ اثر فضائی. NC بعلت برون-یابی بحرانیت راکتور بر اساس مدل راکتور نقطهای و همچنین در خلال بحرانیت راکتور همراه با افزایش سوخت و یا ارتفاع آب سنگین است؛ عامل اعوجاج در توزیع چگالی نوترون میشود.

-۳ موقعیت آشکارسازهای نوترون برای آزمایش بحرانیت