vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2020-65-2-235-242vestift-603Research ArticleДИАГНОСТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМDIAGNOSTICS AND SAFETY OF TECHNICAL AND ENVIRONMENT SYSTEMSОпределение эффективного коэффициента размножения нейтронов пoдкритической сборки «Ялiна-Тепловая»Experimental methods for determining the effective neutron multiplication factor of the “Yalina-Thermal” subcritical assemblyЕдчикИ.   А.EdchikI. A.

Едчик Иван Адамович – кандидат технических наук, заведующий лабораторией

ул. Красина, 99, 223063, Минск

Ivan A. Edchik – Ph. D. (Engineering), Head of the Laboratory

99, Krasin Str., 223063, Minsk

lab21@sosny.bas-net.byКорбутТ.   Н.KorbutT. N.

Корбут Тамара Николаевна – кандидат технических наук, заместитель генерального директора

ул. Красина, 99, 223063, Минск

Tamara N. Korbut – Ph. D. (Engineering), Deputy Director

99, Krasin Str., 223063, Minsk  

korbut@sosny.bas-net.byКузьминА.   В.KuzminA. V.

Кузьмин Андрей Владимирович – кандидат физико-математических наук, генеральный директор

ул. Красина, 99, 223063, Минск

Andrey V. Kuzmin – Ph. D. (Physics and Mathematics), Director the General

99, Krasin Str., 223063, Minsk

avkuzmin@sosny.bas-net.byМазаникС.   Э.MazanikS. E.

Мазаник Сергей Эдуардович – начальник смены ИЯУ

ул. Красина, 99, 223063, Минск

Sergey E. Mazanik – Shift Supervisor

99, Krasin Str., 223063, Minsk

ТогушовВ.   П.TogushovV. P.

Тогушов Владислав Павлович – инженер-электроник

ул. Красина, 99, 223063, Минск

Vladislav P. Togushov – Electronic Engineer

99, Krasin Str., 223063, Minsk  

КравченкоМ.   О.KravchenkoM. O.

Кравченко Максим Олегович – младший научный сотрудник

ул. Красина, 99, 223063, Минск

Maksim O. Kravchenko – Junior Researcher

99, Krasin Str., 223063, Minsk

m.kravch@sosny.bas-net.byОбъединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны Национальной академии наук БеларусиJoint Institute for Power and Nuclear Research – Sosny of the National Academy of Sciences of Belarus202007072020652235242Copyright © Едчик И.А., Корбут Т.Н., Кузьмин А.В., Мазаник С.Э., Тогушов В.П., Кравченко М.О., 20202020Едчик И.А., Корбут Т.Н., Кузьмин А.В., Мазаник С.Э., Тогушов В.П., Кравченко М.О.Edchik I.A., Korbut T.N., Kuzmin A.V., Mazanik S.E., Togushov V.P., Kravchenko M.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/603

Для изучения кинетики подкритических систем и определения оптимальных условий трансмутации долгоживущих радиоактивных продуктов деления в спектре ADS-систем (Accelerator Driven Subcritical System) в Объединенном институте энергетических и ядерных исследований – Сосны создана исследовательская ядерная установка (ИЯУ) «Ялiна», включающая генератор нейтронов и две подкритические сборки: «Яліна-Тепловая» с тепловым спектром нейтронов и «Яліна-Бустер» – с быстрым. Представлены исследования по изучению реактивности подкритической сборки «Яліна-Тепловая». Для этого были проведены измерения эффективного коэффициента размножения нейтронов (kэфф) тремя независимыми методами: обратного умножения, вероятностным и импульсным. Исследование выполнялось для топливной загрузки из 285 твэлов ЭК-10. Для метода обратного умножения измеренный коэффициент умножения составил М = 22,3 ± 0,6, что соответствует эффективному коэффициенту размножения нейтронов kэфф = 0,9551 ±0,0016. Измерения по вероятностному методу, или методу Фейнман-альфа, основанному на измерении флуктуации уровня нейтронной плотности в системе, дали значение kэфф = 0,9597± 0,0003. При изучении поведения нейтронов после введения нейтронного импульса в подкритическую среду (импульсный метод) была измерена постоянная спада мгновенных нейтронов α = –670±0,7 1/с, которая соответствует kэфф = 0,9560± 0,0001. В результате проведенных исследований получено среднее значение kэфф подкритической сборки «Ялiна-Тепловая», которое составило kэфф = 0,9569±0,0018. Рассмотренные методы могут применятся для мониторинга уровня подкритичности ADS-систем и исследовательских ядерных установок.

To study the kinetics of subcritical systems and determine the optimal conditions for the transmutation of longlived radioactive waste in the neutron spectrum of ADS-systems the “Yalina” research nuclear facility was created at Joint Institute for Power and Nuclear Research – Sosny (Minsk, Belarus). The main safety indicator of a subcritical system (active zone reactivity) was measured for a “Yalina-Thermal” assembly via three independent methods: inverse multiplication, probabilistic and impulse ones. For the inverse multiplication method, the neutron flux density was monitored during assembly loading. For a fuel load of 285 EK-10 rods the neutron multiplication was M = 22.3±0.6, and the effective neutron multiplication coefficient was keff = 0.9551± 0.0016. The probabilistic method (Feynman-alpha method), based on measuring fluctuations in the neutron density level within a system with a fission chain reaction, gave the ratio of the variance to the average counting rate value D/n = 1.779±0.005, which corresponds to keff = 0.9597 ±0.0003. The pulse method is aimed at studying the neutron flux behavior of after the neutron pulse injection into the breeding system. Measurements were held with the same setup, used in the Feynman-alpha method. The measured decay constant of instantaneous neutrons is α = –670±0.7 1/s, which corresponds to keff = 0.9560±0.0001. The effective multiplication factor keff of the subcritical assembly “Yalina-Thermal”, obtained via three different independent methods, is around average value of keff = 0.9569 ± 0.0018. The methods considered can be used for subcritical level monitoring for ADS-systems and research nuclear facilities.

подкритическая сборкагенератор нейтроновметод обратного умножениявероятностный методметод Фейнман-альфаимпульсный методэффективный коэффициент размножения нейтроновsubcritical assemblyneutron generatorinverse multiplication methodprobabilistic methodFeynman-alpha methodpulsed methodeffective neutron multiplication factorReferencesSalvatores, M. Global Physics Approach to Transmutation of Radioactive Nuclei / M. Salvatores, I. Slessarev, M. Uematsu // Nucl. Sci. Technol. – 1994. – Vol. 116, iss. 1. – P. 215–227. https://doi.org/10.13182/NSE94-A21476Salvatores M., Slessarev I., Uematsu M. Global Physics Approach to Transmutation of Radioactive Nuclei. Nuclear Science and Engineering, 1994, vol. 116, iss. 1, pp. 215–227. https://doi.org/10.13182/NSE94-A21476The Research of Transmutation of Long-Lived Fission Products and Minor-Actinited in a Sub-critical Assembly Driven by the Neutron Generator / S. Chigrinov [et al.] // Proc. of the 2nd Int. Conference on Accelerator Driven Transmutation Technologies & Applications (ADTTA), Kalmar, Sweden, June 1996. – Vol. 2. – P. 737–741.Chigrinov S. Kiyavitskaya H., Serafimovich I., Bournos V., Fokov Yu., Korneev S. The Research of Transmutation of Long-Lived Fission Products and Minor-Actinited in a Sub-critical Assembly Driven by the Neutron Generator. Proceedings of 2nd International Conference on Accelerator Driven Transmutation Technologies and Applications (ADTTA), Kalmar, Sweden, June 1996, vol. 2, pp. 737–741.Кипин, Дж. Р. Физические основы кинетики ядерных реакторов / Дж. Р. Кипин. – М.: Атомиздат, 1967. – 428 с.Kipin J. R. Physical Fundamentals of Nuclear Reactor Kinetics. Moscow, Atomizdat Publ., 1967. 428 p. (in Russian).Отчет по обоснованию безопасности подкритического стенда «Ялiна», 5 редакция. – Минск: ОИЭЯИ-Сосны, 2016. – 178 с.Safety Substantiation Report for the “Yalina” Subcritical Assembly, 5 formulation. Minsk, JIPNR – Sosny, 2016. 178 p. (in Russian).Use of Low Enriched Uranium Fuel in Accelerator Driven Subcritical Systems [Electronic Resource]: IAEA-TECDOC-1821 / International Atomic Energy Agency. – Viena, 2017. – Mode of access: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE-1821_web.pdfInternational Atomic Energy Agency. Use of Low Enriched Uranium Fuel in Accelerator Driven Subcritical Systems: IAEA-TECDOC-1821. Viena, 2017. Available at: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TE-1821_web.pdf

The authors declare that there are no conflicts of interest present.