窄流道堆芯核噪声频谱特性研究

Nowadays,for the new type research reactor,the plate fuel components are made up of the narrow channel core, which the channel gap is only about 2mm. For such core, a potential problem is that the coolent channel is easy to lead jamming which will lead a temperature rise and vacuole boiling of fuel component which will be melt under severity circumstances.Therefor,in order to realize the normal operation and accident inspection for the reactor in the future, the basic application research of the nucear noise frequency spectrum property shoul be carried out. The nuclear noise of narrow channel core is reflected by nuetron random fluctuation which are decided by the inherent nuclear reaction spontaneous behavior and the inspired behavior because of the change of coolant temperature,flux and pressure. Based on the above two factors, under the various operation working condition and low power simulation vacuole, the nuclear noise theory model and frequecy spectrum research should be carried out. the change form of nuclear noise frequency spectrum parameters are basically researched in order to find out spectrum property and inspect the current operation state, furthermore，warn accident in advance, find accident in time, prvent the further deteriorating accident, and provide the foundation data support for building expert databank.

当今的新型研究堆采用板状燃料元件而构成窄流道堆芯，其流道间隙仅为2毫米左右，这种堆芯一个潜在的问题就是容易引起冷却剂流堵塞，这将造成燃料元件局部升温而产生泡状沸腾，严重时甚至会导致燃料元件熔化，为此开展核噪声频谱特性基础应用研究，可为将来实现随堆正常运行和事故监测。窄流道堆芯核噪声表现为堆中子随机涨落，这种涨落的大小一部分取决于内在核反应自发行为，另一部分是当外界温度、流量和压力等发生变化后而引起的诱发行为。基于这两种基本因素，本课题拟开展不同运行工况和低功率模拟空泡作用下核噪声理论模型与频谱研究。通过对频域中特有的基本参量变化形式进行基础研究，从而摸清频谱特性和监测当前运行状态，进一步提前预警、及时发现和防止事故扩展与恶化，为建立专家数据库提供基础数据支持。

由窄流道构成的堆芯，一个潜在的最大问题即是冷却剂流道堵塞引起燃料元件局部温升而产生局部泡状沸腾，严重时会导致燃料熔化。国家核安局核设施安全运行管理虽有一套完整的运行大纲和运行规程，但监测系统需要事故发生后才能起作用，由此可见急需增设事故前期征兆监测手段以对现有监测系统作为一个有效的加强补充。本基金课题的研究内容为窄流道堆芯冷却剂局部沸腾中子噪声理论模型研究、窄流道堆芯不同工况下运行频谱研究、窄流道堆芯模拟燃料元件冷却剂局部沸腾频谱研究。针对以上内容，本课题进行了中子噪声信号学模型研究、反应堆中子噪声频谱信号学分析方法研究、窄流道堆芯中子噪声频谱分析系统设计及集成、窄流道堆芯不同工况下运行频谱研究、窄流道堆芯局部沸腾堆外模拟实验、以及窄流道堆芯局部沸腾堆内实验及初步理论分析，本课题在研究方法、测量技术和实验结果等方面难度较大，实验技术上有很大进步，研究成果在国内同领域具有先进水平，在反应堆故障诊断领域具有积极意义，本课题的创新性主要体现在：1）研究了双探测器去本底的信号学模型；分析方法研究；3）开发了全数字化的窄流道堆芯中子噪声频谱分析系统设计；4）开展了窄流道堆芯局部沸腾堆外模拟实验；5）开展了窄流道堆芯局部沸腾堆内实验及实验数据获取；6）进行了中子噪声问题理论分析的初步探索。课题在实施过程中，有1名博士生参与到了本课题研究。已在国内外期刊发表论文4篇，其中EI收录3篇。相关研究成果在2017thINPC&HMIT、2018thICONE26国际会议上作分会场报告。申请专利1项，登记软件著作权1项，有1篇国防报告获中国中国工程物理研究院优秀GF报告。