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9.1 Stichworte prompte und verzögerte Neutronen, 9.2

EinbettenHerunterladen
Anfahrübung und kritische Regelstabstellung mit und ohne Moderator
9.1 Stichworte
Neutronen-Generationszyklus , Multiplikationsfaktor,
prompte und verzögerte Neutronen,
unterkritische Neutronenmultiplikation, Betriebsdiagramm, Anfahrübung
9.2 Übungsfragen
Wie ist der Vermehrungsfaktor definiert ?
Diskutieren Sie das Anfahrtsdiagramm !
9.3 Anfahrprozedur
Im folgenden Betriebsablauf sollen die wichtigsten Reaktorsituationen demonstriert werden.
Dabei werden die Reaktorleistungen im Impulskanal gemessen, im linearen Meßkanal kontrolliert
und mit der logarithmischen Anzeige in mW verglichen. Die jeweiligen k - Werte sind zu berechnen.
Es werden zusätzlich die Stellungen von Regelplatte 1 in die Tabellen eingetragen.
(a)
Vorbereitung
Ausgangszustand: Kernhälften getrennt, Regelplatten eingefahren,
Zählrohr anwählen
Schreiber:
Neutronenfluß N0 messen
Z1
ein
Leistung ablesen im Programm Milliwatt x 1
Linearkanal immer umschalten !
Kerntemperatur :
10.11.2011
⌧
Tastenwahl
RP2 auf 0
Gleichstrom lin.
RP1 auf 0
°C
18,2
K
291,2
Die kritische Regelplattenstellung hängt stark von der Moderatortemperatur ab !
(b)
N0 messen
Quelle ausgefahren im Experimentierkanal:
N0
Zähler
Impulse pro 40 [s]
PMMA-Moderator
N0 Mittelwert
pro 40 [s]
pro 1 [s]
I0 Anzeige
W0 Schreiber
Zustand k
Ionisationsstrom [A]
therm. Leistung [mW]
(aus Zählerwerten)
Messbereich 3 E-12
1
2
3
4
5
563
525
518
550
532
537,60
13,44
4,00E-13
0,12
Quelle eingefahren, PMMA-Moderator im Experimentierkanal
N0
Zähler
Impulse pro 40 [s]
N0 Mittelwert
pro 40 [s]
pro 1 [s]
I0 Anzeige
W0 Schreiber
Zustand k
Ionisationsstrom [A]
therm. Leistung [mW]
(aus Zählerwerten)
Messbereich 3 E-12
1
2
3
4
5
3994
4187
4125
4152
4065
4104,60
102,62
2,40E-012
0,12
(c)
Ni messen
RP1 variieren
Trotz Signal Zählrohr nicht abschalten !
Zustand
[mm]
N1
KZ
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
N2
RP1 130
130
N3
RP1 140
140
N4
RP1 150
Ni
Zähler
Mittelwert
pro 1 [s]
N0
pro 1 [s]
Verstärkung
V =Ni / N0
103 / V
17296,00
17020
17087
17744
17488
17141
1729,60
128,69
7,77
38112,60
38462
37702
36629
38902
38868
3811,26
283,58
3,53
41149,60
40356
41052
41646
41243
41451
4114,96
306,17
3,27
49833,20
4983,32
370,78
2,70
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
150
N5
RP1 160
160
N6
RP1 170
170
N7
RP1 180
180
49285
48695
48600
51266
51320
62585,40
61178
60361
63028
64124
64236
6258,54
465,67
2,15
83514,80
84927
81849
81954
83671
85173
8351,48
621,39
1,61
120370,00
126186
116616
114423
119500
125125
12037,00
895,61
1,12
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
N8
RP1 190
190
225456,20
218308
233390
238291
215518
221774
22545,62
1677,50
0,60
621766,80
638129
685812
586425
579861
618607
62176,68
4626,24
0,22
N10
RP1 210
210
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
N11
RP1 225
225
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
N9
RP1 200
200
5
BF3-Zählrohr aus
(d)
Tastenwahl
(e)
Kehrwert der unterkritischen Verstärkung VZäh und VIon
Zählrohr abschalten!
gegen die Regelplattenstellung auftragen
und auf Stellung RP1 beim 1. kritischen Zustand extrapolieren !
RP1
130
140
150
160
170
180
190
200
103 / V
3,53
3,27
2,70
2,15
1,61
1,12
0,60
0,22
linear fit
Y = -0,04976x + 10,10783
130
3,64
140
3,14
150
2,64
160
2,15
170
1,65
fitted
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Y=0
203,13
logarithmic quintic fit
y = a + b*ln(x) + c*ln(x)2 + d*ln(x)3 + f*ln(x)4 + g*ln(x)5
a=
b=
c=
d=
180
1,15
190
0,65
200
0,16
R-squared: 0.99610
f=
g=
R-squared:
http://zunzun.com/
(f)
Extrapolationswert:
RP1
[mm]
200
(g)
Ionisationsstrom
[A]
3,20E-009
Schreiber
[mW]
10,3
ältere Werte
T [°C]
19
19,8
18,2
RP1 [cm]
195
247
200
Wenn die Leistung bei eingefahrener Neutronenquelle ansteigt, ist der Reaktor erstmalig kritisch !!!
Neutronenquelle ausfahren und mit RP1 auf kritischen Zustand regeln:
RP1 auf Extrapolationswert fahren und Tendenz der Kurve auf dem lin. Schreiber beobachten:
Lange warten
mind. 240 s warten auf k=1 warten
linearer Anstieg
Abweichung nach oben
Abweichung nach unten
k=1
k>1
k<1
Regelungswerte für RP1 kritische Stellung / Quelle aus
Leistung
RP1 / RP2
Schreiber
Ionisationsstrom
[mm]
[A]
[mW]
steigt leicht
200
4,00E-009
13
stabil
195
2,60E-009
20
9.4
Absorbereinflüsse
Es soll untersucht werden, wie fehlende Moderatormasse bzw. Adsorber
sich auf die kritische Regelstabstellung auswirken
Ermitteln Sie die kritische Regelstabstellung ohne PMMA-Moderator im Zentralkanal !!!
(a)
Vorbereitung
Ausgangszustand: Kernhälften getrennt, Regelplatten eingefahren,
Zählrohr anwählen
Schreiber:
Neutronenfluß N0 messen
Z1
ein
RP2 auf 0
⌧
Tastenwahl
RP1 auf 0
Gleichstrom lin.
Leistung ablesen im Programm Milliwatt x 1
Linearkanal immer umschalten !
Kerntemperatur :
°C
18,2
10.11.2011
K
291,2
Die kritische Regelplattenstellung hängt stark von der Moderatortemperatur ab !
(b)
N0 messen
Quelle ausgefahren, im Experimentierkanal:
N0
Zähler
Impulse pro 40 [s]
N0 Mittelwert
pro 40 [s]
pro 1 [s]
Kein PMMA-Moderator
I0 Anzeige
W0 Schreiber
Zustand k
Ionisationsstrom [A]
therm. Leistung [mW]
(aus Zählerwerten)
Messbereich 1 E-12
1
2
3
4
5
561,00
595
556
517
591
546
14,03
3,30E-13
0,10
Quelle eingefahren, PMMA-Moderator im Experimentierkanal
N0
Zähler
N0 Mittelwert
I0 Anzeige
W0 Schreiber
Zustand k
Ionisationsstrom [A]
therm. Leistung [mW]
(aus Zählerwerten)
Impulse pro 40 [s]
pro 40 [s]
pro 1 [s]
4159
4069
4143
4141
4177
4137,80
103,45
2,60E-013
0,1
Mittelwert
pro 1 [s]
N0
Verstärkung
V =Ni / N0
103 / V
107,79
9,28
Messbereich 1 E-12
1
2
3
4
5
(c)
Ni messen
RP1 variieren
Trotz Signal Zählrohr nicht abschalten !
Zustand
[mm]
N1
KZ
1
2
3
Ni
Zähler
15118,00
15652
14581
14485
1511,80
pro 1 [s]
15615
15257
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
N2
RP1 130
130
N3
RP1 140
140
N4
RP1 150
150
N5
RP1 160
160
24279,80
23522
23976
24308
24686
24907
2427,98
173,12
5,78
26804,00
26791
26564
26798
26741
27126
2680,40
191,12
5,23
30638,20
31328
30517
30936
29703
30707
3063,82
218,45
4,58
34529,40
34314
34345
33785
34643
3452,94
246,20
4,06
35560
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
N6
RP1 170
170
N7
RP1 180
180
N8
RP1 190
190
N9
RP1 200
200
38961,80
39446
38646
38720
39296
38701
3896,18
277,80
3,60
46825,60
47002
46682
46378
46727
47339
4682,56
333,87
3,00
59212,20
58444
60288
58528
58085
60716
5921,22
422,19
2,37
78046,80
76441
79637
7804,68
556,48
1,80
79509
76701
77946
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
N10
RP1 250 RP2 30
280
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
N11
RP1 250 RP2 130
380
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
BF3-Zählrohr aus
(d)
Tastenwahl
(e)
Kehrwert der unterkritischen Verstärkung VZäh und VIon
Zählrohr abschalten!
gegen die Regelplattenstellung auftragen
und auf Stellung RP1 beim 1. kritischen Zustand extrapolieren !
linear fit
Y = -0,05641x + 13,10874
130
5,78
140
5,21
150
4,65
160
4,08
170
3,52
180
2,96
190
2,39
200
1,83
R-squared: 0.99886
Y=0
232,42
logarithmic quintic fit
y = a + b*ln(x) + c*ln(x)2 + d*ln(x)3 + f*ln(x)4 + g*ln(x)5
a=
b=
c=
d=
f=
g=
R-squared: 0.998119444175
http://zunzun.com/
Regelungswerte für RP1 kritische Stellung / Quelle aus
Leistung
RP1 / RP2
Schreiber
Ionisationsstrom
[mm]
[A]
[mW]
steigt leicht
230
3,30E-010
1
stabil
232
3,80E-010
1,2
Ohne Moderator im zentralen Experimentierkanal wird der Reaktor kritisch
wenn der Regelstab viel weiter ausgezogen ist
9.5 Ermitteln Sie die kritische Regelstabstellung mit dem Cd-Stab im Zentralkanal
Der Reaktor lässt sich mit dem CD-Stab nicht kritisch fahren
Ergebnisse: kritische Steuerstabposition
RP1
PMMA-Moderator
195,00
Kein PMMA-Moderator
232,00
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Kategorie
Gesundheitswesen
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