Розробка та вдосконалення методів нейтронної діагностики для визначення параметрів безпеки ядерних установок
Досліджено можливості вейвлет-аналізу для виявлення прихованої у шумах сигналів системи внутрішньореакторного контролю (СВРК) діагностичної інформації. Проаналізовано сигнали контролю температури холодної і гарячої ниток теплоносія першого контуру АЕС, тиску, а також детекторів нейтронів в активній зоні. У проаналізованих сигналах виявлено закономірності (періодичності з періодами години і більше).
Сигнали (довгі ряди вимірювань) від джерел з ланцюжками поділу, якими є сигнали від реактора, відпрацьованих тепловидільних збірок (ВТВЗ), паливовмісних матеріалів (ПВМ) в об’єкті «Укриття», за визначенням не можуть бути статистично стаціонарними, тому для їх аналізу потрібні спеціальні методи. Тому було досліджено також можливість використання розрахунків, виконаних у рамках теорії гіпервипадковості.
З використанням вейвлет-аналізу досліджено закономірності у «шумових» сигналах детекторів нейтронного потоку і температури теплоносія СВРК ВВЕР-1000 Южно-Української АЕС.
Завдання розробки методів шумової діагностики може бути вирішене після дослідження шумових сигналів із заздалегідь відомими (статистичними) властивостями. Досліджувалися такі шумові сигнали:
а) довгі ряди реєстрації потоку нейтронів від лабораторного Pu-Be джерела нейтронів;
б) сигнали реєстрації альфа-розпаду – шумові сигнали іонізаційної камери поділу КНТ-31-1, створені внутрішнім джерелом самої камери – радіатором з 235U + 234U.
Для реєстрації сигналів від цих джерел було модернізовано апаратуру для вимірювання часу реєстрації імпульсів, а також інтервалів часу між реєстраціями.
З використанням створеної апаратури проведено вимірювання нейтронних потоків від тепловидільних збірок у сховищі відпрацьованого ядерного палива (СВЯП-1) Чорнобильської АЕС.
Оброблено, проаналізовано, систематизовано понад 550 вихідних файлів результатів вимірювань нейтронних шумів у лабораторних умовах з використанням Pu-Be нейтронного джерела.
Проведено 2-канальні (з 2-камерним блоком детектування) вимірювання нейтронних шумів та експериментально визначено «мертвий» час вимірювального каналу. Показано, що модернізований апаратний комплекс має «мертвий» час на порядок менший (менше ніж 0,4 мкс) відносно однокамерного блока детектування. Отримано й попередньо оброблено дані при одночасному вимірюванні потоку нейтронів від Pu-Be нейтронного джерела і альфа-току камери поділу.
Проведено експериментальні дослідження (18–20.07.2017 р.) параметрів потоку нейтронів ВТВЗ у басейні витримки СВЯП-1 на Чорнобильській АЕС (7 поодиноких збірок, 6 різноманітних скупчень ВТВЗ, з різними Кеф.
Обробка експериментальних даних проводилася як окремо для кожного каналу, так і для сумарного сигналу двох камер поділу.
Розроблено програми обробки експериментальних даних нейтронних шумів на основі методів Фейнмана, Могільнера–Золотухіна, Россі-альфа, які були застосовані до обробки даних вимірювання шумів на реакторі ВВР-М.
Розроблено методику розрахунку методом Монте-Карло нейтронних шумів у різних підкритичних системах з різними нейтронними джерелами. На основі цієї методики розробляється код на базі відомого програмного продукту GEANT4 для моделювання експериментів з вимірювання нейтронних шумів.
Була проведена оптимізація двозонних підкритичних систем, керованих зовнішнім джерелом нейтронів; промодельована трансмутація радіоактивних відходів у підкритичних системах за допомогою кодів Монте-Карло.
Проаналізовано міжнародний досвід розробок у сфері вимірювання глибини вигорання ВТВЗ. Зроблено порівняння методів та методик вимірювання, технічного оснащення апаратних комплексів. На основі Патенту України на корисну модель № 72892, МПК G21C 17/06 «Спосіб контролю глибини вигорання, заснований на пасивній нейтронній радіометрії», запропоновано архітектуру вимірювального комплексу. Для вирішення завдань та виконання визначених функцій оптимальна структура установки має бути реалізована у вигляді дворівневого програмно-технічного комплексу з централізованим управлінням його функціонування та з локальною організацією вимірювань, збирання та обробки інформації. Детально описано функції нижнього та верхнього рівня установки, що дозволяє розпочати розробку робочих алгоритмів.
Павлович В. М., Кучмагра О. А., Скорбун А. В.
