Monitoring the Technical Condition of the Self-Powered Neutron Detector of a Water-Cooled Nuclear Reactor in Static and Dynamic Modes
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2025-3-75-83Keywords:
electrical circuit, diagnostic feature, Self-Powered Neutron Detector, nuclear reactor, technical condition monitoring, neutron flux detectorAbstract
Reliable operation of self-powered neutron detectors (SPND) included in the in-reactor monitoring system of nuclear reactors, in particular, VVER-1200 water-cooled reactors, allows obtaining an accurate picture of the energy release distribution in the core. In this regard, when monitoring the state of the core, the technical condition assessment of these sensors is important. However, existing monitoring methods do not allow the assessment with sufficient accuracy. The paper considers a method for optimizing the monitoring of the SPND technical condition in static and dynamic modes of the measuring circuit operation, based on determining its capacitance, the emitter generating capacity and the insulation resistance of the sensors measuring cable at several reactor power levels. Based on the sensor readings, a method for assessing the multiplying properties of the core (local reactivity) is proposed. A mathematical model of electrical processes in SPNDs is proposed, based on the equations of their electric circuit elements in static and dynamic operation modes. Based on the proposed model, calculations were performed that showed the possibility of expanding the sensors operability range. An algorithm for increasing the accuracy of determining the sensors diagnostic features is described, based on calculating the sensors electrical circuit at different reactor power levels. The possibility of estimating the local reactivity value at the installation site of SPNDs during transient modes accompanied by the movement of control rods is presented using the method of inverted solution of the reactor kinetics equation. The proposed technique will improve the accuracy of the sensors technical condition diagnosis and expand the range operability by 3-4 orders of magnitude in insulation resistance. Determining the sensors diagnostic features at different reactor power levels will allow refining the emitter generating capacity, which is important for the subsequent use of sensor readings to estimate the reactivity value.References
Математическая модель родиевых ДПЗ и алгоритмы коррекции их инерционности / В. И. Бурьян, Л. В. Козлова, А. С. Кужиль, В. Ф. Шикалов // Ядерные измерительно-информационные технологии. 2005. № 1 (13). С. 3-9.
Расчет по программам MCU-PD и ТВС-М показаний детекторов прямой зарядки / А. С. Бикеев, А. Ю. Курченков, Д. А. Шкаровский, В. В. Шкитырь // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2019. № 4. С. 55-66. DOI: 10.55176/2414-1038-2019-4-55-66
Тепловая мощность ВВЭР, измеренная по показаниям ДПЗ / А. Ю. Курченков, А. И. Ковель, В. А. Мильто, Н. В. Мильто, Д. Н. Скороходов, Н. В. Липин, Д. В. Воробьева // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2018. № 5. С. 63-73.
Экспериментальное исследование гамма-составляющей в сигнале родиевого ДПЗ / В. Н. Кочкин, А. Ю. Курченков, Е. Н. Позырев, Ю. М. Семченков // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2023. № 2. С. 12-16.
Детектор прямого заряда с эмиттером из металлического гафния в реакторах ВВЭР / А. Е. Калинушкин, А. Ю. Курченков, Д. С. Марков, И. А. Сергеев // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2023. № 2. С. 17-19.
Практические возможности и перспективы развития нейтронно-шумовой диагностики активных зон ВВЭР / Г. В. Аркадов, В. И. Павелко, В. П. Поваров, М. Т. Слепов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2022. № 1. С. 74-82.
Цимбалов С. А. Устранение запаздывания показаний бета-эмиссионного детектора в реакторе ВВЭР-1000. М. : Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова, 1994. 21 с.
Цимбалов С. А. Характеристики родиевого детектора ДПЗ-1М. М. : Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова, 1984. 17 с.
Шикалов В. Ф., Козлова Л. В., Капитанова Л. О. Исследование характеристик детекторов прямого заряда повышенной чувствительности // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2023. № 2. С. 5-11.
Аркадов Г. В., Павелко В. И., Финкель Б. М. Системы диагностирования ВВЭР. М. : Наука, 2019. 398 с.
Те С. В., Загребаев А. М Предиктивная диагностика датчиков контроля в ядерном реакторе // Вестник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ. 2023. Т. 12, № 2. С. 103-113. DOI: 10.26583/vestnik.2023.243
Анализ показаний фоновых жил внутриреакторных детекторов / А. М. Мусихин, Н. В. Мильто, А. Ю. Курченков, Д. Н. Скороходов, Д. А. Карасев, А. И. Верещака, Д. С. Марков // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2022. № 5. С. 102-105.
Курченков, А. Ю. Выгорание родиевого ДПЗ в ВВЭР-1000. Методика определения линейного энерговыделения по показаниям ДПЗ // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2010. № 3. С. 16-25.
Панкин А. М., Калютик А. А., Костарев В. С. Контроль состояния датчиков прямого заряда системы внутриреакторного контроля ядерного реактора в динамических режимах // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26, № 3. С. 50-55. DOI: 10.14489/td.2023.03.pp.050-055
Разработка программного обеспечения для обработки показаний датчиков прямого заряда системы внутриреакторного контроля в переходных режимах / А. М. Панкин, В. С. Костарев, А. А. Калютик, Р. Ю. Легких // Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок. 2023. № 3 (33). С. 38-49. DOI: 10.52069/2414-5726_2023_3_33_38
Контроль размножающих свойств активной зоны реактора ВВЭР на основе датчиков прямого заряда / А. М. Панкин, В. С. Костарев, А. А. Калютик, Р. Ю. Легких // Контроль. Диагностика. 2024. Т. 27, № 2 (308). С. 48-55. DOI: 10.14489/td.2024.02.pp.048-055
Панкин А. М., Калютик А. А., Костарев В. С. Контроль технического состояния внутризонного детектора нейтронов в статических и динамических режимах работы ядерного реактора // Надежность и качество сложных систем. 2023. № 1 (41). С. 118-125. DOI: 10.21685/2307-4205-2023-1-14
Панкин А. М., Коровкин Н. В. Диагностические признаки при контроле технического состояния ДПЗ ядерного реактора // Атомная энергия. 2017. Т. 122, № 4. С. 235-238.
Мительман М. Г., Розенблюм Н. Д., Ерофеев Р. С. Преобразование энергии короткоживущих радиоактивных изотопов // Атомная энергия. 1961. Т. 10, № 1. С. 72.
Мительман М. Г., Розенблюм Н. Д. Зарядовые детекторы ионизирующих излучений. М. : Энергоиздат, 1982. 78 с.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Вячеслав Сергеевич Костарев

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.