ثابت واپاشی نوترون آنی در قلب راکتور زیربحرانی آب‌سبک اصفهان: مقایسه‌ی آزمایش رُسی- آلفا و شبیه‌سازی مونته‌کارلو

ارکانی, محمد; خلفی, حسین; خاکشورنیا, صمد; وثوقی, ناصر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی

² دانشکده‌ی مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

یکی از روش‌های سودمند برای شناسایی سامانه‌های زیربحرانی، روش رُسی- آلفا است. در این پژوهش، این روش برای اندازه‌گیری ثابت واپاشی نوترون آنی در قلب راکتور زیربحرانی آب سبک اصفهان به‌کار گرفته شده است. برای راه‌اندازی شکافت زنجیرهای در این سامانه، از یک چشمه‌ی ²⁵2Cf استفاده، و داده‌های تجربی به صورت زمان ورود پالس‌های تصادفی از طریق سامانه‌ای اختصاصی جمع‌آوری، و بر روی کامپیوتر ذخیره شد. سپس این داده‌ها به صورت ناهم‌زمان در محیط نرم‌افزار مهندسی متلب پردازش، و توزیع رُسی- آلفا استخراج شد. در پایان، با برازش رابطهی منتسب بر توزیع رُسی- آلفا، پارامتر ثابت واپاشی نوترون آنی استخراج شد. قلب راکتور زیربحرانی آبسبک اصفهان از طریق شبیه‌سازی نیز با استفاده از کد MCNPX مطالعه شد. مقایسه‌ی نتایج به دست آمده از هر دو روش فوق تطابق نسبتاً خوبی را نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.17351871.1396.38.2.3.3

عنوان مقاله [English]

Prompt Neutron Decay Constant in Esfahan Light Water Subcritical Reactor (ELWSCR): Comparison of Rossi-α Experiment and Monte Carlo Simulation

نویسندگان [English]

M Arkani ¹
H Khalafi ¹
S Khakshournia ¹
N Vosoughi ²

چکیده [English]

Rossi-α method is one of the useful techniques for diagnosis of subcritical nuclear reactors. In the present work, Rossi- α method was used to measure the prompt neutron decay constant of the reactor core of the Esfahan Light Water Subcritical Reactor (ELWSCR), and to drive the neutron chain reactions, a ²⁵²Cf neutron source was used. The experimental data in the form of the arrival time of the stochastic pulses were collected by a dedicated data acquisition system, and the required data were stored in a PC. Offline processing of the data was performed by the MATLAB software engineering tool, and Rossi distribution was extracted. Finally, by the curve fitting of Rossi distribution function to the processed data, the prompt neutron decay constant of the core was determined. Based on MCNPX code simulation, the reactor core was also studied. A comparison of the results obtained by the two methods shows a fairly good agreement.

کلیدواژه‌ها [English]

Subcritical Reactor
Rossi-α Analysis
Prompt Neutron Decay Constant
MCNPX Code

مراجع

[1] H.G. Hughes, et al., MCNPXTM 2.4.0, User´s Manual, Version 2.4.0, Los Alamos National Laboratory, LA-CP-02-408 (2002).

[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. Syst. 21 (2014) 433–446.

[3] M. Arkani, Measurement of Tehran and Esfahan Research Reactors Kinetic Parameters using Reactor Noise Diagnostic Methods, Nuclear Science and Technology Research Institute, Ph.D. Thesis (2015).

[4] Mathworks, MATLAB Reference Guide. The Math Works Inc, (2013).

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

[6] 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. 76 (2016) 29-38.

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

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

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

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

[11] P. Baeten, Heuristic derivation of the Rossi-α formula for a pulsed neutron source, Ann. Nucl. Energ. 31 (2004) 43-53.

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

[13] Y. Kitamura, I. Pázsit, J. Wright, A. Yamamoto, Y. Yamane, Ann. Nucl. Energ. 32 (2005) 671-692.

[14] 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 (2006) 37-50.

[15] 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, Ann. Nucl. Energ. 24 (1997) 21-31.

مجله علوم و فنون هسته ای

ثابت واپاشی نوترون آنی در قلب راکتور زیربحرانی آب‌سبک اصفهان: مقایسه‌ی آزمایش رُسی- آلفا و شبیه‌سازی مونته‌کارلو

مراجع

مراجع

دوره 38، شماره 2 - شماره پیاپی 80
شهریور 1396
صفحه 18-24

ثابت واپاشی نوترون آنی در قلب راکتور زیربحرانی آب‌سبک اصفهان: مقایسه‌ی آزمایش رُسی- آلفا و شبیه‌سازی مونته‌کارلو

مراجع

مراجع

دوره 38، شماره 2 - شماره پیاپی 80شهریور 1396صفحه 18-24

دوره 38، شماره 2 - شماره پیاپی 80
شهریور 1396
صفحه 18-24