اندازه گیری ثابت واپاشی نوترون آنی در قلب رآکتور زیربحرانی آب سبک اصفهان با استفاده از تحلیل فاینمن- آلفا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده ی رآکتور، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1339-14155، تهران ـ ایران

2 پژوهشکده رآکتور، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

3 دانشکده مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

روش­‌های شناسایی که بر پایه‌­ی تئوری نوفه‌­ی رآکتور قدرت صفر هستند، در اندازه­‌گیری پارامترهای جنبشی قلب رآکتورهای هسته­‌ای بسیار رایج، پُر کاربرد و البته از جمله روش‌­های استاندارد در شناسایی قلب رآکتورهای هسته­‌ای می­‌باشند. از جمله­‌ی آن­‌ها می­‌توان به روش کارآمد فاینمن- ­آلفا اشاره نمود. در رآکتور زیربحرانی آب­‌‌سبک اصفهان، سامانه­‌ی قلب رآکتور عمیقاً زیربحرانی است. از این‌­رو پارامتر ثابت واپاشی نوترون آنی در این سامانه، کمیت منفی بزرگی است. در این پژوهش، با استفاده از سامانه‌­ی جمع­‌آوری اطلاعات ویژه‌­ای، این پارامتر به وسیله‌­ی تحلیل فاینمن- آلفا در پنجره­‌های زمانی با قدرت تفکیک µs 100 تخمین زده شد. مقدار تجربی پارامتر ثابت واپاشی نوترون آنی در این سامانه برابر با 3990±177 sec-1 برآورد شده است. از تحلیل رُسی­- آلفا، این مقدار در مراجع برابر با 3966±88 sec-1 برای این سامانه گزارش شده است. مقایسه­‌ی نتایج به دست آمده با مقدار تخمین زده شده از روش رُسی- ­آلفا، سازگاری نسبتاً خوبی را در گستره­ی عدم قطعیت آماری به دست آمده نشان می­‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Measurement of Prompt Neutron Decay Constant in Esfahan Light Water Subcritical Reactor Utilizing Feynman-α Analysis

نویسندگان [English]

  • M Arkani 1
  • S Khakshournia 2
  • H Khalafi 2
  • N Vosoughi 3
چکیده [English]

Diagnostic methods based on zero power reactor noise theory are very common and widely applicable in kinetic parameters and are also one of the standard diagnosis methods of nuclear reactor cores. Feynman-α method is one of these efficient methods of diagnosis. In this work, this method is employed to measure the prompt neutron decay constant of the Esfahan Light Water Subcritical Reactor (ELWSCR). The ELWSCR is a deep subcritical reactor. Therefore, the prompt neutron decay constant of the core is a large negative quantity. Using an especial data acquisition system, the prompt neutron decay constant of the core, based on the Feynman-α analysis, is estimated to be 3966±88 sec-1. The time window of 100 µs is employed in this investigation. By applying the Rossi-α method, this parameter has alrealy been reported to be 3990±177 sec-1 in references. The comparison shows that our results are in a rather good agreement with that estimated by the Rossi-α method within the range of statistical uncertainties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Feynman-α Analysis
  • Subcritical Reactor
  • Prompt Neutron Decay Constant
  • Zero Power Reactor Nois

[1] N. Nasiri Mofakham, Z. Nasr Azadani, J. Sadegh zadeh, Determination of physical parameters of light water subcritical reactor based on experimental and theoretical results, J. Nucl. Sci. Tech. 60 (1) (2012) 55-60.

 [2] M. Arkani, H. Khalafi, N. Vosoughi, Development of an embedded FPGA-based data acquisition system dedicated to zero power reactor noise experiments, Metrol. Meas. Sys. 21 (3) (2014) 433–446.

 

[3] Mathworks, MATLAB Reference Guide. The Math Works Inc. (2013), www.mathworks.com.

 

[4] J.A. Thie, Reactor Noise, Rowman and Littlefield Inc., New York, (1963).

 

[5] R.E. Uhrig, Random Noise Techniques in Nuclear Reactor Systems, the Ronald Press Company, New York, (1970).

 

[6] M.M.R. Williams, Random Process in Nuclear Reactors, Pergamom Press, (1974).

 

[7] J.R. Lamarsh, Introduction to Nuclear Reactor Theory, Addison Wesley Publishing Company, (1972).

 

[8] M. Arkani, H. Khalafi, N. Vosoughi, S. Khakshournia, A FPGA based Time Analyser for Stochastic Methods in Experimental Physics, Instrum. Exp. Tech. 3 (2015) 350-358.

 

[9] S.A. Hosseini, N. Vosoughi, M. Hosseini, Monte Carlo simulation of Feynman-a and Rossi-a techniques for calculation of kinetic parameters of Tehran Research Reactor, Ann. Nucl. Energ. 2 (2011) 140-145.

 

[10] G. Por, G. Szappanos, Feynman-α Measurement in a 100 kW Research Reactor, Prog. Nucl. Energy. 33(4) (1998) 439-455.

 

[11] Y. Yamane, T. Misawa, S. Shiroya, Formulation of Data Synthesis Technique for Feynman-α Method, Ann. Nucl. Energ.
25 (1-3) (1998) 141-148.

 

[12] F. Akino, H. Yasuda, Y. Kaneko, Determination of large negative reactivity by integral versions of various experimental methods, J. Nucl. Sci. Tech. 17(8) (1980) 593-615.

 

[13] Y. Kitamura, M. Matoba, T. Misavita, H. Unesaki, S. Shiroya, Reactor Noise Experiments by using Acquisition System for Time Series Data of Pulse Train, J. Nucl. Sci. Tech. 36 (8) (1999) 653-660.

 

[14] Y. Kitamura, I. Pázsit, J. Wright, A. Yamamoto, Y. Yamane, Calculation of the pulsed Feynman-α and Rossi-α formulae with delayed neutrons, Ann. Nucl. Energ. 32(7) (2005) 671-692.

 

[15] Y. Kitamura, K. Taguchi, T. Misawa, I. Pázsit, A. Yamamoto, Y. Yamane, C. Ichihara, H. Nakamura, H. Oigawa, Calculation of the stochastic pulsed Rossi-α formula and its experimental verification, Prog. Nucl. Energ. 48(1) (2006) 37-50.

 

[16] G.E. Ragan, J.T. Mihalczo, R.C. Robinson, Prompt neutron decay constants at delayed criticality for the Oak Ridge Research Reactor with 20 and 93 wt% 235U enriched fuel, Prog. Nucl. Energ. 24(1) (1997) 21-31.

 

[17] M. Szieberth, G. Klujber, J.L. Kloosterman, D. de Haas, Measurement of multiple α-mode at the Delphi subcritical assembly by neutron noise techniques, Ann. Nucl. Energ. 75 (2015) 146-157.

 

[18] F.C. Difilippo, Higher moments of the distribution of detector counts in a subcritical reactor, Ann. Nucl. Energ. 80 (2015) 166-171.

 [19] M. Arkani, H. Khalafi, N. Vosoughi, S. Khakshournia, Design and construction of a two-channel data acquisition system for random processes based on FPGA, J. Nucl. Sci. Tech. 72 (2015) 29–38.