Mätning av en viktig säkerhetsparameter utan störning av drift
Christophe Demazière, har i ett doktorsarbete på Chalmers utvecklat en metod för beröringsfri och noggrann bestämning av en säkerhetsparameter i kärnreaktorer som tidigare inte kunnat mätas utan störningar i driften. Stabilitet, det vill säga förmågan hos ett system att återgå till normalt driftläge, är en väsentlig ingrediens för säkerheten hos alla avancerade tekniska anläggningar. Detta gäller inte minst kärnreaktorer.
Stabiliteten uttrycks i form av så kallade reaktivitetskoefficienter. Dessa anger hur reaktorn reagerar på ändringar av olika driftparametrar. En sådan koefficient i tryckvattenreaktorer är den så kallade moderatortemperaturkoefficienten, MTK. Den anger hur mycket reaktorn försöker minska reaktoreffekten vid en höjning av temperaturen hos moderatorn, vanligen vatten. Denna koefficient bör vara negativ, annars blir en temperaturhöjning i härden självförstärkande genom att den leder till förhöjd reaktoreffekt, som i sin tur leder till ytterligare temperaturhöjningar. I ett sådant fall kan reaktorn skena. Emellertid är en alldeles för stor negativ MTK inte heller tillåten, eftersom en plötsligt nedkylning i moderatorvattnet skulle leda till en stor, om än tillfällig, effekthöjning.
Av den anledningen bör MTK kontrolleras genom beräkningar, men även genom mätningar under varje reaktorcykel. Den traditionella mätningen är dock ganska krävande och långsam; under mätningen, som tar ungefär ett dygn, bör reaktorn gå med minskad effekt. Därför görs vanligen enbart två mätningar per bränslecykel.
Brusdiagnostiska metoder, det vill säga metoder baserade på mätning av små naturliga fluktuationer av temperatur och reaktoreffekt har därför förslagits för att bestämma MTK utan störning av driften. Brusdiagnostik är en allmänt använd metod för bestämning av olika reaktorparametrar och har länge använts i både svenska och utländska kärnreaktorer. När det gäller MTK har dock metoden gett ett alldeles oacceptabelt lågt värde, 2 till 5 gånger lägre än det sanna värdet av MTK.
Christophe Demazière har i sitt doktorsarbete utvecklat en brusbaserad metod för beröringsfri och noggrann bestämning av MTK. I första delen av avhandlingen, ges en förklaring, baserad på reaktorfysikaliska principer, till varför den tidigare använda brusmetoden gett felaktigt värde på MTK. Utgående ifrån detta, föreslår han en ny, avancerad metod, fortfarande baserad på brusmätningar men med nya instrument och avancerad signalbehandling. Den nya metoden har testats i härdsimuleringar, samt vid mätningar utförda vid Ringhals. Mätningarna har bekräftat att den nya metoden ger ett korrekt värde för MTK.
Avhandlingen ”Development of a Noise-Based Method for the Determination of the Moderator Temperature Coefficient of Reactivity (MTC) in Pressurized Water Reactors (PWRs)” försvaras vid en offentlig disputation på Chalmers den 20 december kl 10.00 i sal Vasa A, Vera Sandbergs Allé 8, Göteborg.
Kontaktinformation
Mer information:
Christophe Demazière, Reaktorfysik, Chalmers tekniska högskola, tel: 031-772 3082 eller 070-5730324, e-post: demaz@nephy.Chalmers.se
