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CFBR-Ⅱ堆是一座快中子脉冲堆,反应性是保证反应堆安全运行和安全控制的最重要参数。为解决CFBR-Ⅱ堆在缓发临界附近的反应性测量盲区问题,提高控制棒刻度效率以及实现CFBR-Ⅱ堆反应性实时监测,提出为CFBR-Ⅱ堆建立逆动态法反应性测量技术。 建立了CFBR-Ⅱ堆适用的逆动态方程,就关键参数的设定方法进行了研究。通过实验手段确定了KEEPIN数据是当前最佳的缓发中子多群参数;为初始缓发中子浓度设立了动态平衡模型;确定了获取外源项的实验途径,建立了功率史积分项的计算方法。 设计了合适的功率或中子密度测量系统,在深次临界采用BF3数率测量系统,采样率1Hz,测量系统死时间为3.15μs。在缓发临界附近采用带γ补偿的10B电离室测量系统,采样率为20Hz。采用LABVIEW程序,编制了逆动态法测量程序,测试了程序的准确性和实时性。 开展了次临界反应性测量实验,通过对实验数据处理,采用线性拟合方法刻度了外源项,约262.0±23.0s-1。处理功率数据得到了每点反应性,CFBR-Ⅱ堆密合后反应性为-6.4¢,主传动下降到1mm后,反应性减小量为26.3¢,下降到5mm后,反应性减小量为150¢,下降到50mm后,反应性减小量为27$。这些数据对于反应堆安全运行有一定指导意义。相比中子源倍增法,逆动态方法不需要等待缓发中子平衡,能够实时地获得系统反应性。受计数率涨落影响,每时刻点(1Hz)的反应性涨落超过10%,考虑到次临界启动的特点,在反应性未改变的时间区间内,可通过统计平均的方法降低不确定性。 在超缓发临界,功率约10W附近,采用逆动态法刻度了CFBR-Ⅱ堆三根棒的反应性当量、效率曲线。脉冲棒反应性当量为124.6¢,补偿棒反应性当量为94.4¢,自动棒反应性当量为61.6¢,每根棒重复4次测量,差异小于0.3分。退棒和进棒刻度出的反应性效率曲线无显著差异。与周期法测量结果相比,偏差小于5%。周期法需要多次开堆、分段刻度,而逆动态法则不需停堆,一次性完成刻度,因此逆动态法在刻棒效率、反应性效率曲线连续性和准确性上都要好于周期法。 在缓发临界附近开展了小反应性扰动实验,刻度了1mm棒(1¢)和外源(-0.33¢)的反应性当量,首次实现了小部件反应性当量的不停堆测量。 通过本项研究工作,初步建立了CFBR-Ⅱ堆逆动态法反应性测量技术。