بخشی از مقاله
1 مقدمه
هر راکتوری در اثرحرارت تولید شدهی ناشی از شکافت هستهای تولید توان حرارتی1 مینماید.[1] اما اندازه-گیری مقدار این توان حرارتی روش مناسبی برای تشخیص میزان تغییرات در سطح توان نوترونی بمنظور کنترل رآکتور نیست چراکه مانیتورینگ آن نمیتواند نمایانگر تغییرات لحظهای توان نوترونی درون رآکتور باشد. برای کنترل شار نوترونی درون رآکتور، نیازمند اندازهگیری معیاری هستیم که پاسخ آن به تغییرات توان نوترونی درون رآکتور سریع و لحظهای باشد[.1]بدین منظور، توان رآکتور معمولاً از طریق نظارت و اندازه-گیری مستقیم تشعشعات مربوط به فرآیند شکافت هستهای اندازهگیری میشود که باعث حذف تاخیر و
تقریباً لحظهای و آنی شدن پروسه اندازهگیری میگردد. اندازه و مقدار این تشعشع کاملاً و بطور مستقیم وابسته به تعداد شکافتهای رخ داده است که این خود سطح توان رآکتور را تعیین مینماید از طریق اندازه گیری شار نوترونی میتوان بدقت توان حرارتی خروجی رآکتور را توسط کانال های خطی اندازه گیری قدرت راکتور تخمین و تقریب زد. در این صورت اگر مقدار شار نوترونی از مقدار از پیش تعیین شده برای توان یا نرخ تغییرات توان فراتر رود، سیستم رآکتور را میتوان به حالت خاموش سوق داد. در نتیجه سریعترین راه مانیتورینگ قدرت راکتور استفاده از نوترون خروجی به واسطه شکافت می باشد که این سیستم مورد استفاده یکی از سریعترین راههای اعمال اسکرم در هنگام اظطرار می باشد ، با توجه به این
1 Thermal power
758
موضوع می توان لزوم استفاده از این سیستم را در راکتورهای هسته ای موردی حساس و مهم دانست که ایمنی راکتور و همچنین در مواردی امنیت منطقه ای قرار گرفتن راکتور را تظمین میکند.
-2 روش کار
کانال ایمنی به واسطه جریانی که از دتکتور دریافت می کند و با آنالیز این جریان توسط سیستم الکترونیکی دو سطح از خروجی را برای سیستم های اعمال تریپ و مانیتورینگ آماده و محیا می کند. یکی از این سطوح خروجی، جریانی است که از مقادیر استاندارد انتقال 20-4 میلی آمپر پیروی می کند که این بخش از سیستم در مورد راکتور تحقیقاتی تهران موجود نبود که بر روی سیستم قرار گرفته است. خروجی مورد استفاده دوم در سیستم کنونی راکتور مقادیر ولتاژی از 10-0 ولت می باشد که تحت هیچ یک از استانداردهای کنونی نمی توان از این خروجی استفاده کرد و باید به جریان استاندارد تبدیل شود. علت اضافه کردن خروجی -0 10 ولت به سیستم را میتوان تطبیق کانال ایمنی در موارد مورد نظر با سیستم های تریپ با سیگنالهای ولتاژی دانست. پس از محاسبه تغییرات جریان خروجی از دتکتور به ازای تغییرات شار نوترونی، سیستم الکترونیک مناسب جهت اندازه گیری و ثبت مقادیر بصورت خطی طراحی وساخته شد که توانایی ارسال تریپ های پیش تنظیم شده را دارد.
همه سیگنال ها بجز سیگنال های ورودی از دتکتور که وارد یا خارج می شوند با مدارات داخلی آنها از مدارات مهم دیگر جهت جلوگیری از به وجود آمدن خطای جریانی (که سبب از بین رفتن اطلاعات و مدارات حیاتی میشوند) نسبت به بقیه مدارات ایزوله طراحی شده اند . شکل 1نمای کلی کانال ایمنی و شماتیک سیستم مذکور را نمایش می دهد. سیگنال های تست و کالیبراسیون مربوطه این سیستم ها در محل بقیه اجزای کانال ساخته می شوند و از کانال های دیگر مجزا هستند و قابلیت کنترل را از خود کانال دارا می باشند. در ساخت مدارات از نیمه هادی هایی با لایه ای شیشه ای از چسب های عایق نویز و رطوبت که بر روی برد چاپ میشود ، و از عناصری فعال در مدارات انتگرالی یکپارچه استفاده شده است. تغذیه مورد نیاز 15 ولت ،جریان مستقیم می باشند که با کانکتورهای لبه دار به کانال خطی جریان متصل است.
759
PreAmp
To Log Channel
c
R
Safety Channel
Meter 100% Neutron
Detector
Scram
Signal شکل 1؛×الف؛×کانال ایمنی در راکتور تهران
شکل 1؛ب؛×شماتیک ساده شده از یک تقویت کننده جریان
-1-2 سخت افزار کانال ایمنی
ورودی : جریانی از دتکتور های اتاقک یونساز.حساسیست: خروجی تمام رنج به جریانی از 2×10- 5 تا10-3 3× بستگی دارد. خروجی: در سیستم طراحی شده از دو رنج 20-4 میلی آمپر و 10-0 ولت پیروی می کند و این کانال اندازه گیری دارای نمایشگری است که از 0 تا %100 قدرت راکتور مقیاس بندی شده است. . مانیتورینگ: نمایشگری با 0 تا 110 درصد قدرت راکتور که قابلیت تغییر دارد . صحت کارایی: با تغییرات نویز نوترونی موجود در قلب راکتور با %1/22 درستی مورد بهه برداری قرار گرفته. مقدار مجاز تغییرات در سیستم : %2 در ولتاژ ورودی سیستم و دمای 10 تا 43 درجه سانتیگراد مجاز می باشد.زمان پاسخ دهی:برای رسیدن به %63 از پاسخ نهایی تا زمان 0/5 میلی ثانیه محدود شده است.
شکل 2 نمایی از الکترونیک کانال ایمنی ،سیستم تغذیه 15 ولت و کیس مورد نظر ساخته شده را نشان می دهد.
جریان فیدبک ifb باید با جریان خروجی از اتاقک یونیزاسیون ic برابر باشند بدلیل اینکه جریان ورودی به تقویت کننده عملیاتی مقداری ناچیز است و مجموع جریان های ورودی به گره باید برابر صفر باشد ، بنابراین ولتاژ خروجی از آمپلی فایر برابر با Rfb × ic می باشد.
در نهایت ولتاژ خروجی متناسب با جریان، که این جریان هم متناسب با شار نوترون تابشی به چمبر است متناسب شده است. چهار مد اصلی کاری برای کانال خطی وجود دارد[1] که عبارت است از :
-1 مد عملیاتی: بر روی این وضیعت حساسیت (فیدبک) کانال با تغیر مقاومت فیدبک (Rfb) کنترل می شود و میزان تقویت نیز از تغییر پتانسیومتر که در روی فیدبک قرار دارد امکان پذیر می باشد با تغیر مقاومت فیدبک تغیر بزرگی( در حدود یک دهه یا بیشتر) در ضریب بهره سیستم خواهیم دید .
-2 وضیعت ورودی صفر : برای چک کردن صحت
کانال خطی از این مد استفاده میشود و به ازای ورودی
جریان صفر یک خروجی ولتاژ صفر باید تولید شود. در این مد تقویت کننده جریان با یک مقاومت به زمین
