梁淑紅，劉振華，閻鳳文

（中國原子能科學(xué)研究院 反應(yīng)堆工程研究設(shè)計所，北京 102413）

國際上已開發(fā)研究出多種成熟的反應(yīng)性測量方法，主要有周期法、振蕩法、落棒法、跳源法、中子源倍增法、脈沖中子源法、Rossi－α統(tǒng)計、噪聲分析法等。反應(yīng)性測量方法基本上是根據(jù)中子注量率隨時間變化的規(guī)律來進行的。這就要求在反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)運行時引入一擾動，擾動后中子注量率隨時間開始發(fā)生變化，測量中子注量率隨時間的變化得到反應(yīng)性。對反應(yīng)堆的擾動可以是階躍的、脈沖的或振蕩的。振蕩法就是在反應(yīng)堆臨界穩(wěn)態(tài)運行下對反應(yīng)堆有規(guī)律地擾動，這樣反應(yīng)堆平均功率維持不變。其中，測量小反應(yīng)性的方法以振蕩法為最佳。振蕩法的優(yōu)越性還在于重復(fù)性好、測量精度高、應(yīng)用范圍廣。在測量過程中，不需較長的等待時間，且可在較高功率（反應(yīng)堆熱態(tài)）下進行。反應(yīng)性的振蕩波形可有多種形式，如正弦波、矩形波、三角波等。

自20世紀(jì)60年代以來，許多國家對反應(yīng)堆振蕩法進行了大量的實驗研究，并取得了一定的成功［1－4］。我國從20世紀(jì)七八十年代就已開始了堆振蕩法和傳遞函數(shù)相關(guān)實驗研究。1981—1983年，在DF－Ⅵ快中子臨界裝置上設(shè)計建立了1套氣動方波振蕩系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了5種小樣品的實驗研究工作［5］。在氫化鋯－水－鈾柵格臨界裝置上采用氣動方波振蕩器，測量了164Dy、151Eu、176Lu、115In等樣品的反應(yīng)性效率。實驗中為了消除樣品對中子場的擾動，采用了反應(yīng)性效率小于4×10－4Δk／k的小樣品［6］。1993—1994年間，中國實驗快堆概念設(shè)計的物理零功率模擬實驗在俄羅斯奧布寧斯克物理－動力工程研究院（IPPE）的快中子零功率裝置БФС－1上合作進行，完成了3個堆芯的物理模擬，進行了10多種快堆中子物理參數(shù)的測量。

本工作用三角波形振蕩器在DF－Ⅵ快中子臨界裝置上測量2?？刂瓢粜屎外櫂悠返姆磻?yīng)性［7］，并與周期法測量結(jié)果進行比較。

1 基本原理

點堆動態(tài)方程為：

由圖7可知，隨模擬葡萄酒中乙醇體積分數(shù)的升高，酵母細胞通過補充細胞膜上的存活因子進行響應(yīng)，這種補充在一定程度上抵消了乙醇的破壞作用，部分恢復(fù)了細胞膜原有的通透性和流動性，但發(fā)酵過程中的二氧化碳產(chǎn)量依然呈降低趨勢。盡管普通活化處理所得菌株對乙醇的耐受力優(yōu)于大多數(shù)適應(yīng)活化處理所得酵母，但隨乙醇體積分數(shù)的增加（從10%～12%），NOS2，NOS3和OS3適應(yīng)活化處理酵母也逐漸顯露出其對乙醇體積分數(shù)的耐受能力。此外，隨活化培養(yǎng)基中碳源含量（僅在厭氧環(huán)境條件下）和氮源含量的增加，酵母對乙醇的耐受性增強，尤其是厭氧活化處理組更為明顯。

式中：N（t）為反應(yīng)堆t時刻的中子密度；Ci（t）為t時刻第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核的濃度；λi為t時刻第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核的衰變常量；βi，eff為第i組緩發(fā)中子有效份額；為緩發(fā)中子總有效份額（假定按6組考慮）；ρ（t）＝為反應(yīng)堆的反應(yīng)性；keff為反應(yīng)堆的有效增殖因數(shù)；Λ為瞬發(fā)中子每代時間，Λ＝l／keff，l為瞬發(fā)中子壽命。

其中：N0和Ci，0分別為反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)時中子密度和先驅(qū)核濃度；δN（t）和δCi（t）分別為中子密度和先驅(qū)核濃度隨時間的微小變化量。

已知DF－Ⅵ快中子臨界裝置的動態(tài)參數(shù)為：Λ＝1.053 5×10－8s，βeff＝7.198×10－3Δk／k。6組緩發(fā)中子參數(shù)列于表1。

上面得到的狀態(tài)方程是非線性的方程，需要依照擴展Kalman濾波器[15]的方式對其進行線性化和離散化處理，得到k時刻的過程雅可比矩陣如下：

在零功率的臨界反應(yīng)堆內(nèi)，如果引入一微小的反應(yīng)性變化δρ，相應(yīng)的中子密度N（t）和先驅(qū)核濃度Ci（t）就產(chǎn)生一微小的變化，因此：

將式（2）代入式（1），考慮擾動變化是微小的，二階微量可忽略。則式（1）可線性化為：

式中：H（s）為零功率點堆的傳遞函數(shù)；S＝j(luò)ω，ω為振蕩角頻率。

待測鈾樣品裝在φ10mm×0.4mm的圓柱形不銹鋼套管內(nèi)，該套管的一端通過1個連接頭與驅(qū)動機構(gòu)相連接。借助電氣控制系統(tǒng)，在臨界裝置的中心燃料管隙中做進出堆芯的周期性運動，被測鈾樣品在兩個終端位置之間沿軸向運動。鈾樣品的尺寸為φ9mm×10mm，在堆上布置如圖3所示。

在11月的全國媒體試駕活動中，駕駛著銳騏6從順暢平直的高速公路過渡到顛簸崎嶇的果園，深深感受到其強勁的動力輸出。

從式（4）可看出：測量了平均功率N0和功率振蕩部分δN，由傳遞函數(shù)H（s）即可得到以βeff為單位的振蕩反應(yīng)性δρ／βeff。

2 實驗測量系統(tǒng)

根據(jù)實際情況，驗證實驗在DF－Ⅵ快中子臨界裝置上進行，實驗裝置堆芯如圖1所示。

圖1 堆芯布置Fig.1 Reactor core for DF－Ⅵ

2.1 控制棒振蕩

受道教風(fēng)水學(xué)說的影響，古代朝鮮創(chuàng)作了眾多堪輿主題的小說，在這些小說中，堪輿成為小說敘事的主線，貫穿故事始終。 如《定名穴牛臥林間》中，講述了湖西士人為得名穴，誠意侍奉地師樸尚義，無奈樸尚義恃術(shù)驕縱，千般推辭，湖西士人一怒之下剝掉樸的衣服，將其緊縛于松樹上。 恰巧遇到尹氏搭救，樸尚義才幸免于死。 樸感念尹氏的再生之恩，遂幫助尹氏相地，但終未告知吉穴所在。 后來尹氏遍請地師占正穴，仍然求之不得。 一日，竟在牛臥之地得到正穴。 移葬親山后，家族逐漸顯赫起來。

根據(jù)三角波反應(yīng)性振蕩的要求，選取控制棒S曲線的線性段（即220～380mm）進行振蕩實驗，中心點取300mm處，振蕩周期為26s。

根據(jù)DF－Ⅵ快中子臨界裝置上控制棒驅(qū)動機構(gòu)的特性可知，直流伺服電機帶動控制棒正常升降，反應(yīng)性隨控制棒變化的示意圖如圖2所示。當(dāng)控制棒提升到頂部終端（即t0時刻）時，觸發(fā)頂部終端行程開關(guān)，給出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步信號，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開始計數(shù)。

圖2 反應(yīng)性隨控制棒變化示意圖Fig.2 Reactivity vs.rod position

2.2 鈾樣品振蕩

對式（3）兩邊取拉普拉斯變換可得：

圖3 鈾樣品在堆芯的布置Fig.3 Uranium sample in reactor core

3 實驗結(jié)果

建設(shè)項目可以使用土地利用總體規(guī)劃確定的國有未利用地，不需修改規(guī)劃，也不用辦理轉(zhuǎn)用和征收手續(xù)，直接批準(zhǔn)用地。

表1 緩發(fā)中子參數(shù)Table 1 Delayed neutron parameters

為了更好地驗證三角波反應(yīng)性振蕩法的可行性，將振蕩法的實驗測量結(jié)果和周期法的實驗測量結(jié)果［7］進行了比較，結(jié)果列于表2。

表2 測量結(jié)果Table 2 Measurement results

4 誤差分析

從振蕩控制棒和振蕩鈾樣品實驗的結(jié)果與經(jīng)典周期法的結(jié)果相比較可見，控制棒效率在2.5%內(nèi)符合，振蕩鈾樣品在5.5%內(nèi)符合，證明了三角波振蕩反應(yīng)性測量是可行的。

餐飲行業(yè)之所以易發(fā)生食品安全風(fēng)險，原因如下：一是餐飲行業(yè)技術(shù)含量較低，經(jīng)營者及從業(yè)人員食品安全法律及意識較薄弱，食品安全知識水平低下；二是餐飲行業(yè)使用的原料和供應(yīng)的品種繁多，渠道不一，上游的食品安全風(fēng)險會積累到本環(huán)節(jié)；三是餐飲業(yè)多處在鬧市，場所面積受限，衛(wèi)生條件不足；四是餐飲食品多以手工操作為主，加工過程繁雜、環(huán)節(jié)多，其中易出現(xiàn)因加工不當(dāng)引起的污染等問題；五是餐飲食品即時加工、即時食用，無法做到經(jīng)檢驗合格后再食用，失去檢驗把關(guān)最后一個關(guān)口；六是餐飲食品為直接入口食品，對備餐、配送的要求較高，稍有不慎便會產(chǎn)生衛(wèi)生風(fēng)險。

測量結(jié)果的誤差由多種因素組成，具體包括堆功率的統(tǒng)計計數(shù)漲落的影響、電流放大器噪聲干擾的影響、探測器計數(shù)對點堆模型的偏離、傅里葉分析算法中輸入反應(yīng)性三角波近似的程度、堆功率的漂移及振蕩樣品位置重復(fù)性等的影響。

5 結(jié)論

在DF－Ⅵ快中子臨界裝置上進行了振蕩控制棒實驗和振蕩鈾樣品實驗，實驗測量結(jié)果與周期法實驗測量結(jié)果相符，從而證實了此方法的可行性。只要合理選擇實驗條件，適當(dāng)提高運行功率水平，小反應(yīng)性測量精度可達10－6Δk／k，甚至更高。

另外，該技術(shù)具有測量時間短和搜集數(shù)據(jù)快等特點，這對于減少實驗人員劑量照射、提高工作效率是很有意義的，同時便于接入實時在線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

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