Откройте актуальную версию документа прямо сейчас
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Приложение 3
(рекомендуемое)
Типовая методика определения отклика детекторов и оценки характеристик нейтронного поля
П3.1. Исходные данные
Для проведения вычислений необходимо иметь следующие исходные данные и характеристики детекторов:
A_0i - активность с погрешностью i-го детектора флюенса, измеренная в соответствии с разделом 5 на момент окончания облучения;
N_яi - число ядер нуклида-мишени в i-м детекторе с погрешностью Тэта_N (паспортные данные);
d - толщина детектора по нуклиду-мишени для детекторов по реакции (n, гамма) для учета электронного самоэкранирования (паспортные данные), мг/см2;
ламбда_i - постоянные распада (или периоды полураспада T_1/2) для продуктов реакций активации и деления (приложение 2);
Хи_Np, Хи_U - выходы Cs-137 в продуктах реакции деления на Np-237 и U-238 (приложение 2);
E_эфф.i, сигма_эфф.i - эффективные пороги и сечения;
Т_0, T_k, тау_0 - календарное время начала и конца облучения и календарная продолжительность облучения;
P(t) - история мощности реактора за время облучения (зависимость мощности реактора от времени);
f(t) - история локальной мощности за время облучения;
Р_ном - декларированный номинальный уровень мощности реактора. Сведения о времени облучения и мощности берутся из протокола облучения согласно пункту 4.6.
П3.2. Определение отклика детектора флюенса
П3.2.1. Откликом детектора флюенса является число реакций активации Q, произошедших в детекторе за время облучения, в расчете на одно ядро нуклида-мишени. Общеупотребительное название Q - активационный интеграл реакции активации (детектора).
П3.2.2. Активационный интеграл Q рассчитывают с использованием исходных данных, приведенных в пункте П3.1, по формуле:
A
0
Q = ------------ M C C C C, (П3-1)
N ламбда p В f СЭ Г
я Хи
где М - поправка на историю мощности реактора и локальной мощности, которая
p учитывает образование и распад продукта реакции активации при
изменении ППН за время облучения в месте облучения детектора;
С - поправки, рекомендации по определению которых приведены ниже;
Т
k
интеграл (f(t)P(t)dt)
Т
0
M = -------------------------------------------. (П3-2)
p Т -ламбда(T - t)
k k
интеграл (f(t)P(t) e dt)
Т
0
Для условия детектора флюенса при T_1/2 >> тау_0 и точного вычисления интегралов в формуле (П3-2) погрешность поправки Тэта_p не превышает 1-2% (Р = 0,95);
С_В - поправка на выгорание, которая учитывает возможность уменьшения числа ядер продукта активации за счет реакции (n, гамма). Поправка существенна для реакции (58)Ni(n, p)(58)Co при плотности потока тепловых нейтронов более 10(12) нейтр./(см2xс). При плотности потока 10(13) нейтр./(см2xс) и продолжительности облучения от 50 до 300 сут. поправка С_В составляет от 1,05 до 1,15. Поправку С_В можно оценить экспериментально или расчетом (например, способом, изложенным в [3]). Для условий облучения в рамках данной задачи этой поправкой можно пренебречь;
С_f - поправка на фотоделение, которая учитывает появление регистрируемого продукта деления в облучаемом детекторе за счет реакции (гамма, f). Поправку С_f можно оценить расчетом на основе известных оценок нейтронного спектра фи(E) и фотонного спектра фи_гамма(E), а также сечений реакций (n, f) - сигма(E) и (гамма, f) - сигма_гаммаf(E) по формуле:
Е
гамма max
интеграл (сигма (E) фи (E)dE)
0 гамма f гамма
C = 1 - -----------------------------------------. (П3-3)
f Е
n max
интеграл (сигма(E)фи(E)dE)
0
Если спектры известны из расчетов переноса нейтронов и фотонов в многогрупповом приближении, то поправку можно рассчитать по формуле:
сумма (сигма Фи )
g i,g g
C = 1 - --------------------, (П3-4)
f сумма (сигма Фи )
n i,n n
где сигма, сигма - групповые сечения i-й реакции деления под действием фотонов и
i,g i,n нейтронов соответственно;
Фи, Фи - расчетные групповые плотности потока фотонов и нейтронов
g n соответственно;
С_СЭ - поправка на самоэкранирование, относящаяся только к детекторам по реакции (n, гамма). Она приводит значение активационного интеграла к условиям "тонкого" детектора. Для условий рассматриваемой задачи существенна поправка на самоэкранирование резонансов в сечении реакции (n, у). Рекомендованные подходы расчета такой поправки даны в [2]. Самоэкранированием детекторов в области тепловых нейтронов для рекомендованных реакций активации в рамках данной задачи можно пренебречь;
С_Г - поправка геометрическая, вводимая для приведения всех измеренных активационных интегралов детекторов одной сборки к условиям облучения в единой точке пространства, в которой размещался основной детектор-монитор. Она учитывает градиент плотности потока нейтронов. Для i-го детектора С_Гi определяется с помощью отношения показаний монитора вблизи детектора M_i и основного монитора М_0:
M
0
C = ---. (П3-5)
Гi M
i
В качестве показаний детекторов-мониторов следует использовать скорость счета импульсов на радиометрической установке, приведенную на одно ядро. В качестве детекторов-мониторов следует выбрать один из пороговых детекторов флюенса (например, детектор Fe-54).
П3.2.3. Погрешность активационных интегралов для Р, равного 0,95, следует оценивать по формуле:
2 2 2 2
дельта = кв. корень (Тэта + Тэта + Тэта + сумма (Тэта )), (П3-6)
Q A N хи k k
где Тэта - полная погрешность измерения активности детектора (берется из
A Сводного протокола по пункту 5.8);
Тэта - погрешность числа ядер нуклида-мишени в детекторе (берется из
N Сводного протокола по пункту 4.6);
Тэта - погрешность выхода Cs-137 в осколках деления (по приложению 2,
хи табл. П2-2);
Тэта - погрешность поправок М и С по формуле (П3-1).
k
П3.2.4. По результатам определения отклика детекторов флюенса составляется Сводный протокол определения активационных интегралов, в котором должны быть указаны: номера точек облучения, для которых определены значения активационных интегралов; активности детекторов, приведенные на одно ядро; реакции активации; значения активационных интегралов и их погрешности.
П3.3. Расчетно-экспериментальная оценка контролируемых характеристик поля быстрых нейтронов.
П3.3.1. Контролируемыми нейтронными характеристиками по результатам нейтронно-активационных измерений в реакторах ВВЭР являются величины:
F_i - флюенсы нейтронов с энергией больше E_эфф.i - эффективных порогов реакций активации из набора облученных детекторов;
Фи_i - скорости накопления флюенсов F_i;
Q(М)_i - нормированные на показание монитора активационные интегралы используемых детекторов.
Дополнительными контролируемыми характеристиками могут быть аппроксимированные значения флюенса F(E) и скорости накопления флюенса Фи(Е), определяемые на основе непосредственно измеренных величин и расчетных методов, аттестованных в установленном порядке.
П3.3.2. Флюенс нейтронов с энергией больше E_эфф.i можно рассчитывать по формуле:
Q
i
F = ------------, (П3-7)
i сигма
эфф.i
где Q - активационный интеграл i-й пороговой реакции активации,
i определяемый по формуле (П3-1);
сигма - эффективное сечение реакции для порога E.
эфф.i эфф.i
При известном спектре нейтронов эффективное сечение рассчитывается по формуле:
интеграл (сигма (E)фи(E)dE)
0 i
сигма = ---------------------------, (П3-8)
эфф.i интеграл (фи(E)dE)
E
эфф.i
где сигма (E) - дифференциальное сечение дозиметрической реакции;
i
фи(E) - дифференциальная плотность потока нейтронов (спектр нейтронов)
в точках за корпусом ВВЭР.
В многогрупповом представлении расчет выглядит так:
сумма (сигма Фи )
n i,n n
сигма = --------------------, (П3-9)
эфф.i сумма (Фи )
n=E n
эфф.i
где n = Eэфф.i означает, что сумма берется по группам от первой до группы n,
нижняя граница которой равна E_эфф.i.
Погрешность F_i для доверительной вероятности 0,95 можно оценить по формуле:
2 2
дельта = кв. корень (дельта + Тэта ), (П3-10)
F Q сигма
i i
где
дельта - погрешность активационного интеграла i-й реакции (из
Qi Сводного протокола по пункту П3.2.4);
Тэта - разброс значений сигма_эфф.i при энергии Е_эфф.i для i-й
сигма реакции в спектрах рассматриваемого класса (например,
см. Ярына В.П., и др. Методические указания.
Государственная система обеспечения единства измерений.
Характеристики реакторных нейтронных полей. Методика
нейтронно-активационных измерений. МИ 1393-86. ВНИИФТРИ.
М.: 1986).
П3.3.3. Расчет скорости накопления флюенса быстрых нейтронов для i-го порогового детектора можно рассчитать по формуле:
F
i
Фи = -------, (П3-11)
i тау
эфф
где тау - эффективное время облучения, которое определяется по формуле:
эфф
T
k
интеграл (P(t)dt)
T
0
тау = -----------------. (П3-12)
эфф P
ном
Погрешность Фи_i для доверительной вероятности Р, равной 0,95, можно оценить по формуле:
2 2
дельта = кв. корень (дельта + Тэта ), (П3-13)
Фи F тау
i i
где дельта - погрешность флюенса F_i по пункту П3.3.2;
F
i
Тэта - оценка погрешности тау_эфф.
тау
П3.3.4. Активационные интегралы, нормированные на показания детектора-монитора, являются спектральной характеристикой поля нейтронов.
Активационные интегралы Q_i, определенные по пункту П3.2.2, приведены с помощью поправочного коэффициента С_Гi к условиям облучения в точке размещения основного детектора-монитора в сборке. Контролируемые характеристики Q(M)_i - активационные интегралы реакций активации, нормированные на показания детектора-монитора, следует вычислять по формуле:
Q
M i
Q = ----, (П3-14)
i Q
M
где Q - активационный интеграл порогового детектора-монитора.
M
Погрешности нормированных Q(M)_i равны погрешностям соответствующих Q_i (по пункту П3.2.3), включая Q(M)_M, равный 1.
П3.3.5. Аппроксимированные значения контролируемых характеристик представляют собой флюенсы нейтронов с энергией, отличающейся от эффективных порогов используемых детекторов. Наиболее характерными для материаловедения корпусов ВВЭР являются фпюенсы нейтронов с энергией больше 0,1, 0,5 и 1 МэВ соответственно F_0,1, F_0,5, и F_1. Для определения этих величин используются в качестве исходных данных активационные интегралы Q_i (по пункту П3.2.2) или флюенсы F_i (по пункту П3.3.2).
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.