Development of an experimental device for the study of neutron flux density deformation due to the drop of the control rod into the reactor core

Abstract

The dissertation thesis presents the design of a new experimental device for SCRAM induced transient and describes the development of a detection system and methodology for the calculation of this transient. Knowledge of the behavior of the neutron flux during the SCRAM transient is important for the safety operation of a nuclear reactor. The experimental device designed will allow for the study of this transient. This experimental device is designed based on the control rod of the VR-1 reactor and is equipped with a device for online precise rod position measurement and a vertical channel for placement of the detection system. For the measurement of neutron flux changes, a unique detection system was developed based on diamond detectors and subtractive gamma discrimination. The development of the detection system, including the development of an additional pulse shaping amplifier is presented in the thesis. The methodology for the calculation of this transient for the Serpent code was developed for the Serpent code and used for calculation of this transient at the VR-1 reactor. The results of the simulation and measurement of rod drop at the VR-1 reactor using the newly developed detection system are presented in the thesis. Results proved that the detection system can measure delay in deformation of neutron flux during SCRAM induced transient.

Disertační práce představuje návrh nového experimentálního zařízení, které je určené pro měření přechodového procesu vyvolaného pádem tyče do aktivní zóny. Dále popisuje vývoj detekčního systému a metodiku pro výpočet tohoto přechodového procesu. Znalost chování hustoty toku neutronů během přechodového procesu vyvolaného pádem tyče do aktivní zóny je důležitá pro bezpečný provoz jaderného reaktoru. Navržené experimentální zařízení umožní studium tohoto přechodového procesu. Toto zařízení je navrženo jako modifikace regulační tyče reaktoru VR-1 a je vybaveno zařízením pro online přesné měření polohy tyče a vertikálním kanálem pro umístění detekčního systému. Pro měření změny hustoty toku neutronů byl vyvinut jedinečný detekční systém, který je postaven na diamantových detektorech a subtraktivní kompenzaci gama záření. Vývoj detekčního systému, včetně vývoje dalšího zesilovače tvarující pulz, je popsán v práci. Metodika pro výpočet tohoto přechodného přechodu v kódu Serpent byla vyvinuta a použita pro výpočet tohoto přechodového procesu v reaktoru VR-1. Práce obsahuje výsledky simulace a měření pádu tyče do aktivní zóny reaktoru VR-1 pomocí nově vyvinutého detekčního systému. Výsledky prokázaly, že detekční systém umožňuje měřit zpoždění při deformaci toku neutronů během tohoto přechodového procesu.