APLICACIÓN DE LA TÉCNICA DE RUIDO NEUTRÓNICO EN EL MARCO

DEL PROYECTO UBERA-6

Gómez A.(1)

– Bellino P. A.(2)

Física Experimental de Reactores – Centro Atómico Constituyentes – CNEA

RESUMEN

Utilizando la técnica de ruido neutrónico, se estimaron parámetros cinéticos y se realizó la calibración en potencia en el nuevo núcleo del reactor RA-6. Estas actividades

pertenecieron al plan de puesta en marcha nuclear del proyecto UBERA-6 para el cambio de núcleo y aumento de potencia del mencionado reactor. En una primera etapa,

junto con la estimación de la potencia, se obtuvo la constante de evolución de los

neutrones instantáneos ( c), cuyo valor resultó coincidente con los obtenidos del cálculo

con códigos numéricos. Posteriormente, en la etapa de alta potencia se obtuvieron

estimaciones del factor de calibración de la cadena de medición de nitrógeno 16. Se realizó un análisis exhaustivo de la linealidad del instrumental utilizado, y se aplicó una

metodología alternativa para la obtención de dicho factor. Los valores del factor de calibración obtenidos por técnica de ruido neutrónico y por balance térmico resultaron

coincidentes.

1. INTRODUCCIÓN

En el marco del proyecto UBERA-6 para el cambio de núcleo y aumento de

potencia del reactor RA-6 y dentro del plan de puesta en marcha (1), se aplicó un método basado en la técnica de ruido neutrónico para la estimación de parámetros

cinéticos. El método ha sido validado experimentalmente y utilizado en los reactores de investigación de la CNEA (2, 3); en esta oportunidad, se lo aplicó en un núcleo con

nuevos elementos combustibles de bajo enriquecimiento en base a siliciuro de uranio (U3Si2) y con venenos quemables (4).

En la etapa de baja potencia, siguiendo los procedimientos previstos (5), se realizaron mediciones de las corrientes (I1, I2), con cámaras de ionización patrones (CI1,

CI2) ubicadas en la grilla del reactor en posiciones cercanas al núcleo. Las mediciones se realizaron con el reactor en estado estacionario, en convección natural, en varios

niveles de potencia estimada por técnica de ruido, en el rango 2W-8kW.

En esta etapa, se obtuvieron también las estimaciones del valor de la constante de

evolución de los neutrones instantáneos αc, que interviene en los análisis de seguridad.

La correlación entre esta estimación de potencia y las corrientes I1 e I2, permitió

obtener los factores de calibración “f1[W/A]” y “f2[W/A]” correspondientes a las cámaras de ionización patrones.

La linealidad de las cadenas de detección de CI1 y CI2, esto es la proporcionalidad entre el flujo neutrónico incidente y la señales Vi(t) de salida de las mismas, se verificó

mediante el estimador fi(q)

, parámetro característico del proceso de detección. La medición simultánea de las corrientes I1, I2 y las de las cadenas de detección del canal

de marcha, IM1, IM2, IM3 e IM4, permitió estudiar la linealidad de estas cadenas pertenecientes a la instrumentación del reactor.

(1)

angomez@cnea.gov.ar (2)

pbellino@cnea.gov.ar

A partir de la correlación entre IM4, I1 e I2 y los factores f1 y f2, se calculó el valor

del factor de calibración en potencia “fp[W/A]” de la corriente (Ip= IM4) de la cámara de ionización (CIp=CIM4) del canal lineal de marcha 4.

En la etapa de alta potencia (6), el factor fp permitió el cálculo del factor fN, correspondiente a la corriente IN de cámara de ionización (CIN) sensible a la radiación

gamma proveniente del N16

. Se realizaron tres series de mediciones durante el año 2009. La primera serie en el

mes de Febrero en la etapa de baja potencia (7, 8). El estudio de linealidad de los resultados obtenidos en esta serie y trabajos posteriores (9), determinaron el cambio de

la CIM4, con el correspondiente cambio de la eficiencia absoluta ( p) y del factor fp. En la segunda serie realizada en el mes de Mayo (10), debido al cambio del factor fp, se

repitieron primero las mediciones en baja potencia y se completaron las de alta potencia. El estudio de linealidad de los resultados obtenidos en esta segunda serie mostró la

conveniencia de realizar una tercera serie de mediciones en el mes de Junio, en baja y alta potencia, midiendo la corriente IM4 con un electrómetro en lugar de utilizar el

equipo propio de la instrumentación del reactor (11).

Como ensayo previo a la tercera serie, se midieron las corrientes Ii(t) y IM4, con CI1

y CI2 ubicadas en posiciones J8 y J1, con baja eficiencia absoluta, en convección natural, en 5 niveles de potencia, en el rango de corrientes a medir durante el ensayo.

Esto se hizo con el fin de obtener con mayor precisión los valores normales del parámetro fi

(q) y estudiar en forma relativa, con la precisión requerida por el método, la

linealidad de la cadena de detección (CIM4+Electrómetro).

Finalmente, los resultados obtenidos en el ensayo previo y en la etapa de baja

potencia, motivaron la implementación de una metodología alternativa para la etapa de alta potencia, no prevista en los procedimientos. Esto permitió obtener un factor fp1 para

la cámara CI1 ubicada en J8 y un factor fN1 que resultó la mejor estimación para el factor de calibración en potencia de la corriente de CIN, coincidente dentro de las

bandas de error, con la estimación obtenida por balance térmico a la potencia máxima de operación (12).

2. FUNDAMENTOS DEL METODO Y MEDICIONES

2.1 Mediciones en la etapa de baja potencia.

2.1.1 Estimación del parámetro αc y de la potencia.

El método está basado en la utilización de la técnica de ruido neutrónico para la estimación de la constante de evolución de los neutrones instantáneos en estado crítico y

de la potencia (p) del reactor. Para ello, en la etapa de baja potencia, se miden con en el reactor crítico estacionario y en convección natural, las corrientes Ii(t) (i=1,2) de las dos

cámaras de ionización compensadas (CIi), mencionadas en el punto 1. A estas corrientes, se las puede desarrollar como:

i i iI (t) (t) I (t) (1)

donde i (t) representa el valor medio de la corriente y iI (t) las fluctuaciones

relacionadas con el ruido neutrónico proveniente del reactor. A su vez, la componente

fluctuante puede ser descompuesta en (c) (nc)

i i iI (t) I (t) I (t) haciendo explícito que

las fluctuaciones podrán ser: correlacionadas (c)

iI (t) (debidas a las fisiones); o no

correlacionadas (nc)

iI (t) (debidas al proceso de detección).

Aplicando la Transformada de Fourier (TF) a los datos experimentales de Ii(t), se

pasa del dominio del tiempo al de frecuencia (f), obteniéndose las densidades

espectrales de potencia PSDij( ): APSDii( ) (Auto power spectral density), una por

cada cámara; y la CPSD12( ) (“Cross power spectral density) correlacionando las

corrientes de cada cámara entre sí. Al dividir estas dos funciones por los <Ii(t)> se obtienen las densidades espectrales normalizadas (NAPSD y NCPSD); estas últimas son

ajustadas por un modelo.

El modelo teórico utilizado está basado en el modelo del reactor puntual, y sus hipótesis más fuertes son:

1) la fisión como fuente de ruido neutrónico, 2) el armónico fundamental en el campo de visión de las CIi.

Bajo estas condiciones, las funciones son:

(I)

(I) iiii 2 2

i2

APSD ( ) ANAPSD ( ) N (i=1,2)

I1

(2)

(I)

(I) 1212 2

1 2

2

CPSD ( ) ANCPSD ( )

I I1

(3)

Los parámetros de ajuste A y N representan las amplitudes de las densidades

espectrales normalizadas de las Ii(c)

(t) y Ii(nc)

(t) respectivamente. El otro parámetro de

ajuste es una estimación de c (omitiendo los subíndices ij para simplificar la

notación).

Los parámetros A y N se relacionan con los parámetros físicos mediante las siguientes relaciones:

1

2

2D(1 )LA

F (4)

donde D es el factor de Diven , L1 un factor que tiene en cuenta la geometría del núcleo,

la fracción efectiva de neutrones retardados y F la tasa de fisiones.

Por otro lado:

e2BN

F (5)

donde Be es el factor de Bennett:

2

e 2

qB

q (6)

siendo q la carga eléctrica colectada por neutrón detectado en la CI.

Para un reactor como el RA-6, los valores de estos parámetros son: D = 0.795; L1

= 1.19 y para las CI utilizadas, Be 1.

Si se llama Ef al valor medio de la energía liberada por cada fisión, la potencia resulta:

fp E F (7)

la que al ser reemplazada en la Ec. (4) permite obtener la relación:

f 1

2

2 E D(1 ) Lp

A (8)

de donde se pueden calcular los estimadores Pij (i,j=1,2) de la potencia una vez conocido A.

A partir de la Ec. (4) y Ec. (5) se obtiene la estimación de la eficiencia absoluta

para cada CIi:

2

ei

1

A B

N (1 ) D L (9)

Se define para cada CIi:

i(q)

i

N If

2 (10)

y si la cadena de detección (cámara, cables y amplificador conversor corriente- tensión

(AIV)) funciona adecuadamente (sistema lineal), de manera que se verifica la

proporcionalidad entre el flujo neutrónico ( (t)) incidente sobre la CIi y la señal Vi(t)= S

Ii(t), donde S es la sensibilidad del AIV, resulta:

2

i(q)

i e i

i

qf B q

q (11)

Considerando Be 1, de la Ec. (9) y Ec. (11) se obtienen las aproximaciones:

2A

N (12)

(q)

i if q (13)

Teniendo en cuenta que la expresión dada en la Ec. (11) depende sólo del proceso de detección, su valor normal fi

(q)n es característico de la CIi. En consecuencia, la

comparación del valor de fi(q)

obtenido de la Ec. (10) con fi(q)

n, permite evaluar durante la medición el correcto funcionamiento de la cadena de detección correspondiente y su

linealidad en el rango de potencia medido, lo cual proporciona un criterio para la

aceptación de las estimaciones de c y p obtenidas.

A partir del ajuste de los datos experimentales de las densidades espectrales, con las

funciones dadas en Ec. (2) y Ec. (3), resultan los valores Aij, Ni y (ij)

y en cada medición

se obtienen estimaciones c(ij)

y Pij de los parámetros cinéticos c y p, como así también

estimaciones i y fi(q)

de los parámetros y f(q)

correspondientes a las cámaras CI1 y CI2.

Este método de medición es aplicable siempre que la eficiencia absoluta de CI1 y

CI2 sea suficientemente grande. En particular, el criterio adoptado es que debe

cumplirse i>2. De acuerdo a la Ec. (12), esta última condición implica que la amplitud

de la parte correlacionada (A) sea mayor que la amplitud de la parte no correlacionada (N). Por último, vale destacar que la dependencia que posee la potencia con el

parámetro introduce un error sistemático en este método. En este trabajo se utilizó =0.007642 (13).

2.1.2 Estimación de los factores de calibración f1, f2 y fp.

Para encontrar el factor de calibración en potencia de la corriente Ip de una

cámara de ionización CIp del canal lineal de marcha, se realizan las mediciones mencionadas en el punto anterior, en varios niveles de potencia. En cada uno de ellos, se

miden en simultáneo las corrientes I1 , I2 e Ip y se estima la potencia mediante Pij (Ec. (8)). Correlacionando las corrientes entre sí, y con la potencia, se obtienen las

relaciones:

ij 1 1 1P f I b (14)

ij 2 2 2P f I b (15)

p 1 1 1I c I d (16)

p 2 2 2I c I d (17)

ij 3 p pP c I e (18)

En el rango de potencia donde se verifica:

b1 << Pij ; b2 << Pij ; d1 << Ip ; ep << Pij

resulta:

ij

p 3

p p

Ppf c

I I (19)

Siendo fp el factor de calibración del canal lineal de marcha del reactor.

Al estar midiendo con dos cámaras, el fp se calcula haciendo:

1 2p 1 2

1 2

f f1f w w

2 c c (20)

Donde w1 y w2 son los factores de ponderación relacionados con los errores asociados con f1/c1 y f2/c2 respectivamente

El análisis de los resultados de las correlaciones dadas en Ecs. (16) y (17),

permite estudiar la linealidad de la cadena de detección correspondiente a CIp con respecto a las corrientes Ii(t). Por otro lado, con las correlaciones dadas en Ecs. (14),

(15) y (18), se puede analizar la linealidad de las corrientes con la potencia.

2.2 Mediciones en la etapa de alta potencia

2.2.1 Estimación del factor de calibración fN.

En el caso de contar en el canal lineal de marcha del reactor, con una cámara sensible a la radiación gamma emitida por el N

16 (CIN) que se produce en el núcleo del

reactor, en la segunda etapa de alta potencia, se mide la corriente IN de dicha cámara en simultáneo con Ip, en distintos niveles y en convección forzada con los sistemas

primario y secundario funcionando, y de este modo se obtienen las correlaciones lineales:

N N p NI a I d (21)

p p pp f I e (22)

En el rango de potencia donde se verifica:

dN << IN ; ep << p

resulta:

p

N

N N

fpf

I a (23)

3. INSTRUMENTACIÓN Y MONTAJE EXPERIMENTAL

3.1 Detectores neutrónicos

Los detectores CIi mencionados en el punto 2.1.1, fueron dos cámaras de ionización compensadas modelo CNEA-CIC41.

Los detectores CIMi pertenecientes al canal de marcha de la instrumentación del reactor fueron cámaras de ionización compensadas marca INVAP modelo CI PT9 (14).

Tres de ellas (CIM1, CIM2 y CIM3) están asociadas a amplificadores logarítmicos, mientras que la otra (CIM4) a un amplificador lineal. Si bien en la etapa de baja

potencia, se realizó la calibración de la corriente Ip=IM4(t) correspondiente a CIM4, también se tomaron los datos de las corrientes IMi(t) de las CIMi (i=1, 2 y 3) para tener

una referencia de potencia adicional para dichas corrientes, antes de pasar a la etapa de alta potencia.

3.2 Sistema de medición y procesamiento de las señales

El sistema medición y procesamiento de señales fue ubicado en la plataforma superior en boca de tanque del reactor, y desde allí se midieron las corrientes Ii(t) de las

CIi (i=1,2). Las señales analógicas Ii(t) se convierten en tensiones Vi(t) mediante

amplificadores de ruido (AIV), los cuales separan la componente fluctuante y la

amplifican por un factor Ki. La señal Vi(t) de salida de AIV, es acondicionada por

filtros antialiasing (FA) obteniéndose señales analógicas V’i(t), Los filtros antialiasing

permiten seleccionar entre dos frecuencias de corte (o ancho de banda) de BW = 200 Hz ó 40Hz.

A partir de la medición de las Vi(t) y V’i(t) de salida del sistema de medición de señales (SMS), mediante una computadora personal (PC) y una tarjeta conversora

analógica-digital (TCAD), se obtienen señales digitales V’i(tk) y V’i(tk). En la Fig. 1 se

muestra el sistema de medición y procesamiento de las señales I1(t) e I2(t). Simultáneamente con la medición de las Ii(t), las corrientes IM1, IM2, IM3, IM4

fueron adquiridas visualmente desde un monitor del sistema electrónico de adquisición de datos del reactor (SEAD) ubicado en la consola, con excepción de la serie 3 de

mediciones, en la cual IM4 fue medida con un electrómetro según se menciona en el punto 4.3.

Una vez digitalizadas las señales Vi(t) y V’i(t) se calcularon las densidades espectrales de potencia utilizando las técnicas de ruido aleatorio, y con ellas se

determinaron los parámetros mencionados en el punto 2.1. El procesamiento de datos fue realizado en tiempo real durante la medición.

En la etapa de baja potencia, las mediciones se realizaron con el reactor crítico y estacionario hasta una potencia no mayor de 10 kW, con el núcleo refrigerado por

convección natural y permaneciendo apagado el sistema primario de refrigeración. En estas condiciones se evitó la contribución de otras fuentes de ruido, permitiendo que se

satisficiera la hipótesis 1) del método mencionada en el punto 2.1. La temperatura de entrada y de salida del núcleo (indicada por la instrumentación del reactor) se mantuvo

constante durante todas las mediciones realizadas en la etapa de baja potencia. El operador mantuvo el reactor en estado estacionario durante cada medición

moviendo la barra de control de regulación (BCr), minimizando dicho movimiento. Esto evita perturbaciones que introducen cambios de las NPSD en baja frecuencia,

reduciendo el intervalo de ajuste en la estimación de los parámetros mediante las Ecs.

(2) y (3), con el consiguiente incremento del error en A y α, principalmente en

BW=40Hz. En cada nivel se realizaron al menos una medición con BW = 200Hz y dos

mediciones a BW = 40 Hz. La adquisición de datos duró 2 y 10 minutos para cada medición en 200 y 40 Hz respectivamente.

Realizando lo indicado en los puntos 2.1.1 y 2.1.2, se obtuvieron las

estimaciones de los parámetros c , p, i, fi(q), fi y fp.

3.3 Configuración del núcleo en crítico

La configuración del núcleo número 11 (15), en el cual se realizaron las

mediciones se muestra en la Fig. 2, junto con la ubicación de las cámaras CI1 y CI2.

Los porcentajes de extracción de barras de control (BC) en estado crítico

fueron: X(BC1) = 100% ; X(BC2) = 100% ; X(BC3) = 44% ; X(BC4) = 0%. El valor de X(BCr) es el indicado en el punto 4, para cada una de las series.

3.4 Posicionamiento final de los detectores de marcha

De acuerdo con lo mencionado en el punto 3.1, en la etapa de baja potencia, se realizaron mediciones previas a dos niveles de potencia, 4W y 1kW, con el objeto de

obtener una primera referencia de potencia para determinar la posición final de los detectores (CIMi) pertenecientes a la instrumentación del reactor.

En la Fig. 3 se muestra la ubicación de las CIMi dentro del tanque del reactor, con la cual se realizaron las tres series de mediciones cuyos resultados se presentan en el

punto 4.

4. RESULTADOS

4.1 Primera serie de mediciones

Se midió en la etapa de baja potencia en 5 niveles, desde una corriente I1= 10

-7 A (que correspondió a una potencia de 2 W aproximadamente), hasta I1= 5. 10

-4 A

correspondientes a 8 kW (8). En la Fig. 4 se muestran espectros correspondientes a las NAPSD medidas a

200Hz para CI1, con los ajustes teóricos que permitieron obtener A, N y calcular i y

fi(q)

. De la misma manera, en la Fig. 5 se muestran los espectros correspondientes a

las NCPSD medidas a BW = 40 Hz, y los ajustes teóricos que permitieron obtener A y

c y calcular p.

Las corrientes de fondo medidas previamente fueron: (5.4 ± 0.8) 10-11

A para la CI1 y (-8.0 ± 1.2) 10

-11 A para la CI2, valores similares a las corrientes de fuga típicas,

lo cual era esperable, ya que en un núcleo fresco la corriente debida a radiación gamma de fondo es despreciable. El valor de la componente fluctuante de las corrientes Ii(t)

debida al ruido eléctrico de fondo resultó menor que 5.10-10

A. Por ejemplo, en la Fig. 4 no se observa la presencia de picos debidos a frecuencias de línea (50Hz, 100Hz y

150Hz) en las NAPSDi. De acuerdo con lo explicado en el punto 2.1.1, a partir de las NCPSD medidas

con BW = 40 Hz, se realizaron los ajustes teóricos utilizando la Ec. (3) tal como se

muestra en la Fig. 5. De dicho ajuste se obtuvieron estimaciones de c, con el siguiente

resultado:

c = (180.8 ± 0.9) 1/s (24)

En las Figs. 6 y 7 se muestran las correlaciones entre las corrientes de ambas

cámaras con la potencia, para los cinco niveles medidos. Los cuadros ampliados en p=17W y p=1kW de la Fig. 6, permiten ver en detalle los valores experimentales (p,Ii)

con su banda de error ( p), resultando ( I) menor al 1%. Los valores con p mayor son

los obtenidos en BW=200Hz. Similares resultados se obtuvieron para las series 2 y 3.

En las Figs. 8 y 9, se muestran las correlaciones de la corriente de CIp con las corrientes I1 e I2. Se observa una desviación de la linealidad en el último nivel, por lo

cual este punto no se incluyó en el ajuste de Ip vs Ii. En la Fig. 10 se muestran los gráficos de los valores de corrientes de los otros tres canales de marcha logarítmicos de

IM1, IM2 e IM3 respecto a I1 e I2.

4.1.1 Estudio de la linealidad de las cadenas de detección del canal de marcha y estimación del factor fp

Teniendo en cuenta lo mencionado al final del punto anterior, para estudiar con detalle la linealidad de las cadenas de marcha y en particular la de marcha 4, se utilizó

como patrón la CI1 y se calcularon los cocientes de las corrientes entre niveles consecutivos de potencia. En la Fig. 11 y en la Tabla 1, se muestra el error porcentual

de las corrientes I2, IM1, IM2, IM3 e IM4 respecto de I1 entre niveles adyacentes de potencia.

En la Tabla 1, se observa que las lecturas de la cadena de detección del canal lineal de marcha 4 del reactor presentan variaciones en la linealidad, del orden de ±10%

entre los niveles 1 y 4; y en el último cambio de nivel (de 983 W a 7875 W) una variación negativa del 49%.

La lectura del canal logarítmico de marcha 3 presenta variaciones positivas del 10%. A pesar de las variaciones mencionadas entre los niveles 1 y 4 de potencia, se

obtuvo fp con un error estadístico menor al 1%.

fp = (0.1911 0.0012) 1011

W/A (25)

Asignando un error porcentual de ±10% en los valores de IM4 leídos entre los niveles 1 y 4 de potencia, para tener en cuenta las variaciones antes mencionadas, el

resultado es:

fp = (0.1963 0.0048) 1011

W/A (26)

La comparación de éste último valor (cuyo error porcentual es del 2.4%) con el

de la Ec. (25) obtenido con errores significativamente menores en los valores de IM4, muestra una coincidencia dentro de las bandas de error.

En cuanto a la variación negativa detectada entre los niveles 4 al 5 de potencia, en un trabajo realizado posteriormente (9), en el cual se midieron IM1, IM2, IM3 e IM4 en

distintos niveles de potencia en el rango 1W-80kW, tomando como patrón la corriente I1 de la CI1 ubicada en la posición J1, se observó una variación sistemática para IM4>5.10

-8

A. En este trabajo se confirmó la alinealidad de la cadena de detección de marcha 4 y se detectó que la causa era un mal funcionamiento de CIM4, lo que determinó el cambio

de la misma mencionado en el punto 1.

4.2 Segunda serie de mediciones

De las mediciones realizadas en la etapa de baja potencia y del ajuste teórico de los datos de las NCPSD medidas con BW = 40 Hz con la Ec. (3), se obtuvo:

c> = (179.2 1.1) 1/s (27)

En cuanto a la estimación de los factores fp y fN, los resultados se muestran en el siguiente recuadro:

a) Regresión Ip vs Ii en el rango: 0.9 10-10

A ≤ Ip ≤ 5.0 10-7

A Regresión IN vs Ip, en el rango: 0.8 10

-6 A ≤ Ip ≤ 5.5 10

-5 A

fp = (0.1751 0.0012).1011

W/A fN = (0.2719 0.0060).1015

W/A

b) Regresión Ip vs Ii en el rango: 9.2 10-9

A ≤ Ip ≤ 9.4 10-8

A Regresión IN vs Ip, en el rango: 2.5 10

-5 A ≤ Ip ≤ 5.5 10

-5 A

fp = (0.1809 0.0015).1011

W/A fN = (0.2812 0.0079).1015

W/A

4.2.1 Observaciones

1. En la etapa de baja potencia, analizando la linealidad de IM4 e IM2 con respecto a las corrientes I1, I2, se obtuvo entre el primer nivel y el último, un cambio del

15% para IM4/I1 y del 3% para IM2/I1.

2. En la etapa de alta potencia, analizando la linealidad de IM4 e IM2 con respecto a la corriente IN, se obtuvo entre el primer nivel y el último, un cambio del 11%

para IM4/IN y del 5% para IM2/IN.

3. Los resultados de los puntos 1 y 2, mostraron en el canal logarítmico de marcha 2, variaciones menores que el canal lineal de marcha 4.

4. En el caso b), se eligieron los rangos de ajuste de manera de minimizar los

errores por alinealidad teniendo en cuenta lo expuesto en los puntos 1) y 2).

5. Se propuso para un próximo ensayo, ubicar las cámaras CI1 y CI2 en las posiciones I4 e I6. En esas posiciones, no afectan al “campo de visión” del

núcleo de cualquiera las cámaras de marcha (ver Fig. 2), y por lo tanto su no

varía, ya que para utilizar una cámara de marcha como CIp, la debe mantenerse constante al retirar CI1 y CI2 al final de la primera parte del ensayo,

de lo contrario se producirá una alinealidad en la relación Ip vs p.

6. La ubicación de CI1 en la posición C8, dentro de los “campos de visión” de las cámaras CIM3 y principalmente de la CIM2, puede introducir un error de

alinealidad en las corrientes IM3 e IM2 al ser retirada. Si bien de acuerdo a los resultados mencionados en los puntos 1) y 2), los valores de IM2 mostraron una

mayor linealidad que los de IM4 en cada una de las etapas del ensayo, al realizar los cálculos considerando Ip=IM2, se obtuvo un valor de fN 20% menor que el

obtenido con Ip=IM4. Estas variaciones de fN, pueden explicarse por el efecto del

movimiento de CI1 sobre la M2 al pasar a la etapa de alta potencia.

7. Con respecto a la linealidad requerida para la cadena de detección de la CIp (3),

cabe puntualizar que en el reactor RA-3, dicha cadena es similar a la mencionada en el punto 3.2, cuya linealidad es verificada mediante el parámetro

f(q)

. Asimismo, mediciones realizadas en el reactor RA-1, mostraron coincidencia dentro del 1%, entre estimaciones de fN obtenidas tomando como

CIp tres cámaras distintas, dos de ellas pertenecientes al canal lineal de marcha, ubicadas en posiciones distintas.

El análisis de los resultados de esta serie, mostró la conveniencia de la repetición

del ensayo (luego de una revisión del funcionamiento de la cadena lineal de marcha 4), para obtener estimaciones confiables de los factores fp y fN de acuerdo con los

procedimientos correspondientes. Asumiendo el correcto funcionamiento de la cámara CIM4, se propuso utilizar un electrómetro para la medición de IM4, de manera

de asegurar que desviaciones de la linealidad entre las regresiones lineales de Ip vs Ii de la primera etapa y de IN vs Ip de la segunda, no introduzcan errores sistemáticos en

los parámetros de ajuste, mayores que los errores estadísticos.

4.3 Tercera serie de mediciones

Teniendo en cuenta los resultados del la serie 3 y las observaciones mencionadas en el punto 4.2.1, se repitió el ensayo midiendo la corriente Ip=IM4 de la cámara CIM4

con un electrómetro Marca Keithley 6517-A (11). Con respecto a dicha cámara, vale mencionar que mediciones previas al ensayo realizadas en varios niveles de potencia

(16), mostraron que la cámara funcionaba en plateau hasta IM4 = 8µA y con IM4 = 50µA se producían variaciones de +17% y -11%, variando la Vp

(+)= ±100v, que no

corresponden a un funcionamiento normal.

4.3.1 Estudio de la linealidad mediante el parámetro f(q)

Como paso previo, se realizó un ensayo con las cámaras CI1 y CI2 ubicadas en posiciones J8 y J1, con baja eficiencia absoluta, en convección natural, en 5 niveles de

potencia, registrando simultáneamente los valores de I1(t), I2(t) e IM4 en el rango de corriente a medir durante el ensayo, estimándose el parámetro fi

(q). Esto se hizo con el

fin de obtener con mayor precisión los valores de fi(q)

n, y verificar la no existencia de desviaciones sistemáticas de la linealidad en las cadenas de detección de CI1 y CI2 y

verificar en forma relativa, la linealidad de la cadena de detección (CIM4+Electrómetro) con la precisión requerida por el método.

En cada nivel de potencia, se realizaron varias mediciones en BW= 200Hz, obteniéndose los valores de I1, I2 e IM4 y las estimaciones de fi

(q). En la Tabla 2, se

muestran los valores obtenidos de la medición.

Del ajuste de los datos de las NAPSDii(f) y del cálculo estadístico, se obtuvieron los

valores de f(q) para las cadenas de detección de CI1 y CI2:

f1(q)

n = <f1(q)

> = (3.304 0.013).10-15

C

=(0.076) .10-15

C

f2(q)

n) = < f2

(q)> = (3.374 0.014) 10

-15 C

=(0.063) .10-15

C

En la Tabla 2 las dos últimas columnas muestran variaciones aleatorias de fi(q)

dentro de una banda de error menor al 2%. Esto asegura una linealidad de las cadenas de detección de CI1 y CI2 en el rango de corrientes utilizado en el ensayo, con la banda

de error estadístico aceptada para la estimación de los factores fp y fN. Sin embargo, la relación IM4/I1, muestra una variación sistemática que alcanza el 11.5% en dicho rango.

4.3.2 Resultados de la etapa de baja potencia

Los resultados de los valores de corrientes y las estimaciones de potencia se muestran en la Tabla 3.

Del ajuste de los datos de las NCPSD medidas con BW = 40 Hz, realizando los ajustes teóricos con la Ec. (3), se obtuvo:

c = (180.2 0.9) 1/s (28)

De las mediciones realizadas en BW=200Hz, se obtuvieron las estimaciones de

las eficiencias absolutas de CI1 y CI2:

< 1/2> = ( 7.14 0.15 ) (29)

< 2/2> = ( 7.58 0.15 ) (30)

Realizando las regresiones lineales de p vs I1 y p vs I2, se obtuvo:

f1 = (2.457 0.015 ).107 W/A (31)

f2 = (2.179 0.014 ).107 W/A (32)

Las variaciones sistemáticas del cociente IM4/I1 que se observan en la Tabla 2 y 3, motivaron la implementación de la metodología alternativa mencionada en el punto 1),

que se explica en el punto 4.3.3.1.

4.3.3 Resultados de la etapa de alta potencia.

4.3.3.1 Metodología alternativa de calibración. Estimación de fp1

Antes de pasar a la etapa de alta potencia, se retiró CI1 de la posición I6, se

ubicó en J8 (ver Fig. 2), en lo que sigue designada como CIp1, se puso nuevamente el reactor en estado estacionario y en convección natural se realizó una medición en

BW=200Hz, de la cual se obtuvieron las NPSDij(f). Los resultados fueron:

1/2 = (0.46 ± 0.04) (33)

P1,1 = (195.5 ± 14.7) W (34)

P2,2 = (209.4 ± 7.7) W (35)

P1,2 = (211.4 ± 6.7) W (36)

I1(CI1 en J8) = (5.264 0.053 ).10-7

A (37)

I2(CI2 en I4) = (9.806 0.098 ).10-6

A (38)

P1,2 / I2 (CI2 en I4) = (2.16 0.07).107 W/A (39)

y la relación:

I1(CI1 en J8)/I2(CI2 en I4) = (5.368 ± 0.076) 10

-2 (40)

Las Ecs. (29) y (33) a (36), muestran la reducción 1/2 (<1), con el consiguiente

aumento de los errores de P1,1 y P1,2, pero con estimaciones Pi,j coincidentes dentro de

las bandas de error. Por otra parte, la coincidencia entre los valores dados en Ecs. (32) y (39), es una

verificación de que el movimiento de CI1 no perturba el campo de visión de CI2. Entonces, utilizando el valor del factor f2 de la Ec. (32), se obtuvo el factor de

calibración en potencia (fp1) para CIp1:

fp1 = f2/( I1/I2) = (4.059 ± 0.063) 108 W/A (41)

A partir de aquí se definió:

Ip1 = I1(CI1 en J8) (42)

4.3.3.2 Estimación de fN.

Se retiró CI2 de I4 y se ejecutó la etapa de alta potencia del ensayo, manteniendo la cámara CI1 ubicada en J8 mientras que resultó I1 ≤ 6. 10

-4 A, luego se retiró de la

grilla. Los resultados, se muestran en la Tabla 4. Teniendo en cuenta lo mencionado en el punto 4.3, en el nivel 7 de la Tabla 4,

se verificó que CIM4 estaba funcionando en la región de plateau con las tensiones de polarización Vp

(+)= +600v, Vp

(-)=-400v aplicadas.

4.3.3.3 Resultados finales.

Las estimaciones de los factores de calibración de la tercera serie de mediciones,

se muestran en el siguiente recuadro:

Utilizando CIp=CIM4

fp = (2.100 0.041 ).1010

W/A fN = (2.826 0.040 ).10

14 W/A

(IN vs IM4 entre N1 y N5 de Tabla 4)

Utilizando CIp1 (Punto 4.3.3.1, Ec (42))

fp1 = (4.059 0.063 ).108 W/A fN1 = (2.409 0.045 ).10

14 W/A

5. ESTIMACION DEL PARAMETRO c

Los resultados obtenidos para el parámetro c en la etapa de baja potencia en las

tres series de mediciones que se muestran en las Ecs. (24), (27) y (28), se resumen en el siguiente recuadro:

Serie Posición de detectores c>[1/s]

1 CI1- C8 C2 - I4 180.8 ± 0.9

2 CI1- C8 C2 - I4 179.2 1.1

3 CI1- I6 C2 - I4 180.2 0.9

En la Fig. 12, se muestran los valores obtenidos en las tres series de mediciones.

Del conjunto de valores obtenidos, resulta la estimación final de c :

< c> = (180.16 0.56) 1/s ; c =3.17 1/s (43)

La comparación entre el valor obtenido experimentalmente, frente a los

calculados con códigos numéricos, pueden observarse a continuación:

5.1 Observaciones

a. Se obtuvo el valor de c con un error porcentual menor al 1%, tal como se

esperaba (5) y se verificó su independencia del valor de la potencia y de la ubicación de las cámaras CI1 y CI2. Esto concuerda con las hipótesis

mencionadas en el punto 2.1.

b. Se pudo también comparar el valor experimental, con el obtenido mediante distintos códigos numéricos utilizados para el modelado del

reactor. En particular, se comparó respecto del valor calculado mediante la técnica de Monte Carlo utilizando el código MCNP5 (17); y otro

utilizando los códigos difusivos CONDOR-PUMA (13). Si bien los dos resultados obtenidos por códigos coinciden dentro del error, el que mejor

se ajusta al valor experimental es el obtenido a través del MCNP5.

c. La comparación del c obtenido para el nuevo núcleo del reactor RA-6,

resultó 51% mayor que el valor c = (119.6 ± 0.5) 1/s correspondiente al

núcleo 194 del reactor RA-3. Analizando más en detalle, a partir de

cálculos realizados para un núcleo del RA3 (18), se observa que

es similar al del RA6. Es decir, la diferencia en el c entre

ambos reactores se debe al cambio en el tiempo entre reproducciones

( ).

s] c> [1/s]

PUMA 0.007642 46.7 163.6

MCNP5 0.007419 (72) 41.4 (6.9) 179.2 (31.6)

Experimental - - 180.16 (0.56)

6. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES

1. Se obtuvo el valor: c = (180.16 0.56) 1/s, con un error porcentual menor al

1%, tal como se esperaba y se verificó su independencia del valor de la potencia y de la ubicación de las cámaras CI1 y CI2, lo cual resulta coherente con las

hipótesis mencionadas en el punto 4.1.

a) El valor experimental coincide dentro del error, con el obtenido mediante distintos códigos numéricos utilizados para el modelado del reactor, según

se menciona en el punto 5.1, b).

b) El c obtenido para el nuevo núcleo del reactor RA-6, resultó 51% mayor

que el valor típico para los núcleos del reactor RA-3, diferencia que puede

atribuirse al cambio en el tiempo entre reproducciones ( ).

2. El valor del factor de calibración fN1 (punto 4.3.3.2), se obtuvo con un error estadístico de 1.9%.

3. Los valores de las Ecs. (29) y (30), muestran que en la etapa de baja potencia las

mediciones de Ii(t) se realizaron con i >> 2, de acuerdo con lo previsto.

4. De la comparación de los resultados obtenidos en la segunda y tercera serie de mediciones:

a) El valor de fp para CIM4 aumentó un 16% y el de fN coincidió dentro de las

bandas de error estadístico.

b) En la tercera serie, los valores de fi(q)

coincidieron con los fi(q)

dados en la Tabla 3, dentro de las bandas de error estadístico.

5. Los resultados de las mediciones mencionadas en el punto 4.3.3.1 (Tabla 2),

muestran una variación aleatoria (no sistemática) de fi(q)

dentro de una banda de

error estadístico (±2 ) del 1.8%, similar al error estadístico del parámetro fN1

mencionado en el punto 2) de este análisis. Esto asegura la linealidad requerida

por el método, (de las cadenas de detección mencionadas en el punto 3.2) de los valores de corrientes I1, Ip1 e I2 medidos en las etapas de baja y alta potencia de

la tercera serie de mediciones (Tablas 3 y 4), con los consiguientes cambios de sensibilidad (S) de los amplificadores.

6. En la Tabla 5, se observa una variación sistemática del cociente IM4/I1, que

alcanza el 11.5% en el rango 2nA < IM4 < 2.5 µA, con la consiguiente desviación sistemática de la linealidad de la cadena de detección (CIM4-Electrómetro) y

también un aumento del XBCf.

7. En las Tablas 3 y 4, se observan también variaciones sistemáticas de los cocientes IM4/I1 e IN/IM4 respectivamente y en simultáneo un aumento del XBCf.

La relación IN/IM4 se reduce un 19% en el rango 1 µA < IM4 < 30 µA.

8. En general las variaciones mencionadas en los puntos 6) y 7), están

correlacionadas con los aumentos de XBCf e IM4, excepto entre los niveles 7 y 8 de la Tabla 4, donde con la reducción de IM4 y el aumento de XBCf, se observa

un aumento de IN/IM4 respecto al nivel inicial en lugar de una reducción.

9. Además, la observación de los valores de IM4/I1 y de XBCf en Tablas 3 y 4, muestra:

a) En la Tabla 5, una variación de XBCf de 54.7% a 71% corresponde con

una variación de 6.6% de IM4/I1. b) En la Tabla 7, una variación de XBCf de 55.3% a 62.1% corresponde con

una variación de 11.6% de IM4/I1. Entre los niveles 1 y 2, se produjo un scram y se volvió a poner crítico, XBCf se redujo 0.4 % mientras que

IM4/I1 aumentó 1.8%.

10. Las observaciones de los puntos 8 y 9, indican que las variaciones mencionadas en 6 y 7, no están correlacionadas con el aumento del XBCf sino con el nivel de

corriente IM4.

11. La medición de la componente fluctuante de IM4(t) y la estimación del parámetro fM4

(q), característico del proceso de detección, permitirían discernir si las

alinealidades mencionadas (en los puntos 6 y 7), se deben a un cambio en la distribución de flujo neutrónico en el campo de visión del detector (CIM4) (por

su posición relativa al núcleo y a la BCf, con un aumento de la eficiencia absoluta de CIM4), o un mal funcionamiento de la cadena de detección.

12. Los resultados de la Tabla 4, muestran en cambio que la relación IN/Ip1 se

mantiene prácticamente constante. En el mismo rango de potencia, IN/IM4 presentó una variación de -8.9%. La invariancia de IN/Ip1, con la constatación de

linealidad mencionada en el punto 5 y la hipótesis de no modificación de la distribución de flujo neutrónico en el campo de visión de CIp1 por el cambio de

XBCf, o sea la invariancia de su eficiencia absoluta, corroboran la proporcionalidad entre IN y la potencia durante el ensayo de la tercera serie.

13. De una estimación de fN realizada con CIp = CIM2, resultó: fN = (2.42

0.14).1014

W/A, coincidente con fN1 dentro de las bandas de error.

14. Las observaciones y análisis anteriores muestran que las alinealidades encontradas en el canal lineal de marcha 4, introducen un error sistemático en

los factores de calibración fp y fN. Las mejores estimaciones de estos factores son fp1 y fN1 dadas en el punto 4.3.3.3, por lo cual la determinación de fN por

técnica de ruido resultó:

fN(TR)

= (2.409 0.045 ).1014

W/A (44)

y el valor de IN para p=1MW:

IN(1MW) = (4.15 0.08 ).10-9

A (45)

15. La proporcionalidad entre IN y la potencia mencionada en el punto 12), indica que las principales contribuciones a IN son la tasa de detección de radiación

gamma proveniente del decaimiento del N16

(T1) y la de los gamma producidos en la fisión (T2). La T1 depende del caudal de refrigerante circulante por los

canales de los elementos combustibles, mientras que la T2 podría depender de la distribución espacial de la tasa de fisiones dentro del núcleo. La contribución de

la T2 se puede cuantificar midiendo IN en convección natural hasta la potencia máxima permitida en ese modo de operación. Una contribución significativa,

justificaría la realización de nuevas mediciones cambiando la CBCC.

16. Un ensayo posible para evaluar lo mencionado en el punto anterior, es la

medición de IN/Ip1 en varios niveles de potencia (p<0.2MW; Ip1 < 6. 10-4

A),

inmediatamente después del corte seguido a una operación del reactor (de más de 48hs), con una CBCC con BC2 y BC3 100% extraídas, de manera que la

modificación de las posiciones axiales de BC1 y BC4 (con respecto a la CBCC mencionada en Punto3.3), debida al cambio en el exceso de reactividad por la

presencia del Xenón, afecten lo menos posible la eficiencia absoluta de CIp1 durante la medición de IN/Ip1. Este ensayo podría realizarse en convección

natural para evaluar T2 y en convección forzada para evaluar (T1 + T2).

17. De las mediciones realizadas a máxima potencia por balance térmico, se obtuvo otra estimación del factor fN (12), que resultó.

fN(BT)

= (2.47 0.17 ).1014

W/A (46)

18. La comparación de la Ecs. (44) y (46) junto con la Fig. 13, muestran una

coincidencia de las estimaciones por técnica de ruido y balance térmico a la potencia de operación (1MW) dentro de las bandas de error. El error en la

estimación utilizando ruido neutrónico resultó cuatro veces menor que la correspondiente para balance térmico.

19. Por lo expuesto hasta aquí, la metodología explicada en el punto 4.3.3.1 con la

cual se obtuvo el factor fN(TR)

, resulta la más conveniente para futuras calibraciones, mientras no se cuente con una cámara CIp y su cadena de

detección asociada, que cumplan con los requerimientos de linealidad del método.

7. REFERENCIAS

1. Blaumann H. Plan de puesta en marcha. CNEA. PTR-06NBX-201(Rev.3).

2. Gomez A., Waldman R. and Laggiard E. Measurement of Power in Research Reactors Using the Neutron Noise Technique. s.l. : Ann. Nucl. Energy, 1992. págs. 267-

285, Vol 19. No. 5. (Mediciones realizadas en el RA-6). 3. Gomez A. Estimación del parámetro alfa y de la potencia en un reactor de

investigación, mediante la técnica de ruido neutrónico. CNEA. ITE-06REC-215 (Rev 1).

4. Ortiz Uriburu G. Informe final de seguridad - Capítulo 5 - Reactor. CNEA- IS-06NBX-405.

5. Gomez A. Estimación del parámetro alfa y de la potencia mediante la técnica de ruido neutrónico - Primera etapa. CNEA. PRO-06NBX-PM-B2-08.

6. Gomez A. Estimación del parámetro alfa y de la potencia mediante la técnica de ruido neutrónico - Segunda etapa. CNEA. PRO-06NBX-PM-C2-08.

7. Gomez A. Estimación del parámetro alfa y de la potencia mediante la técnica de ruido neutrónico - Primera etapa. CNEA. REG-06NBX-PM-B2-08.

8. Gomez A., Bellino P. Aplicación de la técnica de ruido neutrónico en el marco del proyecto UBERA-6 de cambio de núcleo y aumento de potencia del reactor RA6.

CNEA-ITE-06REC-222.

9. Cantero P. Trabajos para identificación de falla de no linealidad de lineal de

marcha 4 y caracterización de su reemplazo. CNEA. ITA-06NBX-435. 10. Gomez A. Estimación del parámetro alfa y de la potencia utilizando la técnica de

ruido neutrónico - Segunda etapa. CNEA-REG-06NBX-PM-C2-08 (Rev.1). 11. Gomez, A. Estimación del parámetro alfa y de la potencia utilizando la técnica de

ruido neutrónico - Segunda etapa. CNEA-REG-06NBX-PM-C2-08 (Rev.2). 12. Blaumann, H . Evaluación de ensayos de la subetapa C2. CNEA. ITA-06NBX-452.

13. Blaumann, H y Lopasso, E. Evaluación de parámetros cinéticos. CNEA. ITA-47-005-07.

14. Ortiz Uriburu, G y Hofer, A. Informe final de seguridad - Capitulo 8 - Instrumentación y control - Sistemas de protección. CNEA-IS-06NBX-405.

15. Blaumann, H y Sanchez, F. Núcleos puesta en marcha. CNEA. ITA-06NBX-707. 16. Sanchez F. Comunicación privada.

17. Leszczynski F. Evaluación de parámetros cinéticos “fríos”con el código MCNP5. CNEA. ITA-05NBC-410(Rev.0).

18. Estryk G. Cálculo de la fracción efectiva de neutrones retardados en combustible de bajo enriquecimiento. Caso del reactor RA-3 de la CNEA.CNEA- IN14EF02(

Rev.0).

8. Figuras

Figura 1: Esquema del sistema de medición y procesamiento de señales I1(t) e I2(t)

Figura 2: Ubicación de los detectores CI1 y CI2 en el núcleo donde se realizó la medición,

donde se indica la ubicación de CI1 en las series 1 y2 y en la serie 3.

CIi

Vi(t)

Reactor

Ii(t) Vi(t)

TCAD

PC

V’i(tk)

V’i(tk)

FAi

AIVi

Figura 3: Ubicación de las cámaras de ionización compensadas correspondientes a los tres

canales logarítmicos (CIM1, CIM2, CIM3) y al canal lineal de marcha (CIM4).

Figura 4: Gráficos de las NAPSD de la CI1 medidos con BW=200Hz, en la serie1, con los

ajustes teóricos utilizados para el cálculo de i y f(q)

.

Mesa 1

Mesa 2

CIM2

CIM3 CIM1

CIM4

Núcleo

Figura 5: Gráficos de la NCPSD de las mediciones con BW=40 Hz en la serie 1, con los

ajustes teóricos que se utilizan para la estimación del c y de la potencia

Figura 6: Correlación entre la corriente de CI1 y la potencia para la serie 1. Los cuadros ampliados muestran el detalle de todas las mediciones en cada nivel de potencia.

Figura 7: Correlación entre la corriente de CI2 y la potencia para la serie 1.

Figura 8: Correlaciones entre la corriente Ip y la corriente I1, con su

ajuste lineal, en la primera serie de mediciones

Figura 9: Correlaciones entre la corriente Ip y la corriente I2, con su ajuste lineal, en la primera serie de mediciones

Figura 10: Correlaciones entre las corrientes de los canales

logarítmicos de marcha con I1 e I2.

Figura 11: Errores porcentuales de las corrientes entre niveles adyacentes de potencia respecto de la corriente medida con CI1

Figura 12: Valores del parámetro c obtenidos en la etapa de

baja potencia para las tres series de mediciones.

Figura 13: Potencia en función de la corriente de nitrógeno-16 utilizando

el canal lineal de marcha 4, la cámara CI1 y la calibración

efectuada por balance térmico; correspondiente a la serie 3 de mediciones.

9. Tablas

Nivel de

potencia CI2 M1 M2 M3 M4

2 0.33 0.02 0.02 8.88 -10.35

3 0.49 -6.39 2.12 11.91 8.58

4 0.61 -1.21 -1.31 8.84 -9.06

5 0.36 -0.44 0.94 12.73 -49.17

N

XBcf[%]

I1

I2

IM4

[10-9

A] (E)

IM4/I1

Variación de

IM4/I1

relativa a N=1 [%]

<fi(q)

>[ 10-15

C]

[10-6

A] (S [A/V] )

i=1

i=2

1 50.3 0.100 (1. 10-7)

0.104 (1. 10-7)

2.13 (20nA)

21.3 ----- (3.31 ±

0.03)

(3.39 ±

0.03)

2 51.6 0.502 (3. 10-7)

0.518 (3. 10-7)

10.67 (20nA)

21.3 0 (3.24 ± 0.03)

(3.40± 0.03)

3 52.3 0.999 (1. 10-6)

1.040 (1. 10-6)

21.75 (200nA)

21.8 2.3 (3.30 ±

0.03)

(3.36 ±

0.03)

4 54.7 7.98 (1. 10-5)

8.42 (1. 10-5)

182.5 (200nA)

22.9 7.5 (3.31 ± 0.03)

(3.34 ± 0.03)

5 71.0 100 (1. 10-4)

112 (1. 10-4)

2440 (20µA)

24.4 11.5 (3.36 ±

0.03)

(3.35 ±

0.04)

TNe[ºC]

18.5

TNs[ºC]

20.0

(E): Escala del electrómetro

XBcf: Porcentaje de extracción de la BCf.

S: sensibilidad del amplificador CNEA-K330

Tabla 1: Errores porcentuales de las corrientes entre niveles adyacentes

de potencia respecto a I1 tomada como patrón, en la serie 1.

Tabla 2: Valores medios obtenidos en un ensayo previo a la serie 3 para la caracterización del fi

(q)

N

XBcf[%]

Corrientes de las cámaras

IM4/I1

(10-3

)

(Var [%])

Estimación

Técnica de

ruido

p=P1,2 [W]

I1 [10

-6 A]

I2 [10

-6 A]

IM4=Ip [10

-9 A]

(E)

1

55.7

0.329

0.361

0.361 (20nA)

1.10

(----)

(7.97 ± 0.07)

2

55.3

9.01

10.1

10.1 (20nA)

1.12

(1.8)

(220.8 ± 1.9)

3

58.8

90.1

101

107.1 (200nA)

1.19

(6.3)

(2200 ± 18)

4

62.1

240

273

300

(20µA)

1.25

(13.6)

(5951 ± 52)

TNe[ºC]

19.0

TNs[ºC]

20.5

(*): Valores tomados del SEAD (sistema electrónico de adquisición de datos del reactor).

(E): Escala del electrómetro.

TNe, TNs: Temperaturas de entrada y salida del núcleo, leídas de la instrumentación.

Tabla 3: Valores medios obtenidos en cada nivel (N) de potencia en la serie 3 a baja potencia

N

Corrientes de las cámaras

IN/Ip1

(10-6

)

(Var [%])

IN/IM4

(10-5

)

(Var [%])

TNe[ºC]

TNs[ºC]

XBcf[%] Ip = IM4 [10

-6 A]

(E)

Ip1 [10

-6 A]

(CI1- J8)

IN [10

-9 A]

1

0.963 (20µA)

46

0.077

1.67

(----)

8.00

(----)

17.5

19

49.7

2

2.04 (20µA)

96

0.160

1.68

(0.1)

7.84

(-2.0)

17.5

19.5

51.1

3

4 (20µA)

185

0.310

1.69

(0.1)

7.75

(-3.1)

18

20

52.5

4

8

(20µA)

360

0.610

1.69

(0.0)

7.63

(-4.6)

18.5

21

53.6

5

12

(20µA)

520

0.875

(p=0.21MW)

1.68

(0.0)

7.29

(-8.9)

19

21.5

55.5

6

17.6 (200µA)

---

1.200

---

6.82

(-14.8)

20.5

23

59.3

7

30

(200µA)

---

1.940

---

6.47

(-19.1)

21.5

24.5

63.3

8

27.4

(200µA)

---

1.780

(p=0.43MW)

---

6.49

(-18.9)

22.5

25

65.0

(*): Valores tomados del SEAD. (E): Escala del electrómetro

Tabla 4: Valores medios obtenidos en cada nivel (N) de potencia en la serie 3 en alta potencia.

IMPLEMENTATION OF THE NEUTRON NOISE TECHNIQUE UNDER

THE UBERA-6 PROYECT

Gómez A.(1)

– Bellino P. A.(2)

Física Experimental de Reactores – Centro Atómico Constituyentes – CNEA

ABSTRACT

Using the neutron noise technique, kinetics parameters estimations and power

calibration were performed in the new core of the RA-6 reactor. These activities were carried on under the nuclear start-up of the UBERA-6 project, which consist in the

change of core and power increase of the reactor. In a first stage, in joint with the power

estimation, the decay constant of the prompt neutrons ( c) was estimated. Its value was

found to agree with the calculations obtained from neutron codes. Lately, in the high

power stage, estimators of the calibration factors for the 16

N detection device were obtained. A thorough analysis of the linearity of the instrumentation used was done, and

an alternative methodology was applied in order to estimate the aforementioned factor. The calibration factor obtained by the neutron noise technique was in agreement with

the one obtained by thermal balance.

(1)

angomez@cnea.gov.ar (2)

pbellino@cnea.gov.ar