доктор технических наук, профессор кафедры атомной энергетики
Dr. Sci. (Engin.), Professor, Department of Nuclear Power Engineering
доктор технических наук, профессор кафедры информационных и управляющих систем
Dr. Sci. (Engin.), Professor, Department of Information and Control Systems
В основе самоподдерживающейся цепной реакции деления ядер лежит вероятностная природа фундаментальных физических процессов. Мерой динамики этих процессов (идентификатором состояния) принято считать реактивность как особенное физическое свойство среды или технической системы. В статье предлагается отнести реактивность к классу случайных функций с нулевым математическим ожиданием в стационарном критическом состоянии. Флуктуации относительно нулевого значения воспринимаем как результат воздействия внешних факторов, вызывающих мгновенный отклик активной зоны (АЗ) реакторных установок (РУ), работающих на установленной мощности основную часть эксплуатационного времени. Этого определения достаточно, чтобы развивать методы технической диагностики по возмущениям реактивности АЗ. Активную зону реактора рассматриваем как стохастический объект, который удерживается в нормативном поле своих конструктивных и режимных характеристик. По архивным данным «измерений» реактивности определенным состояниям АЗ можно соотнести фрагменты стохастического временного ряда, которые служили бы идентификаторами этих состояний. Набор таких фрагментов (тестов) составляет библиотеку опыта эксплуатации АЭС. В настоящей работе рассматриваются эффекты внешнего пуассоновского возмущения реактивности и классификация возникающих при этом модуляций нейтронной плотности в рамках модели одногрупповой кинетики. Отражение в вероятностных характеристиках нейтронной плотности случайных статических и динамических режимных факторов через реактивность воспринимаем как свидетельство генерации дефектности активных зон РУ. Детерминированная составляющая нейтронной плотности достаточно точно описывается уравнениями кинетики и соответствует тренду математического ожидания реактивности относительно нулевого значения. Предлагается процедура обработки данных аппаратуры контроля нейтронного потока (АКНП) и системы внутриреакторного контроля (СВРК) включающая: формирование библиотеки тестов-возмущений на основе архивных данных; анализ откликов по критерию согласия Колмогорова–Смирнова между эмпирическими функциями распределения текущей выборки эмпирических данных и вычисляемой по уравнениям кинетики на основе библиотеки возмущений. Утверждается, что предлагаемая процедура является средством идентификации уровня дефектности активной зоны РУ, а также может использоваться в качестве имитатора событий при глубоком обучении классифицирующей нейронной сети. Результаты относятся к достижениям нейтронно-шумовой диагностики
The self-sustained nuclear fission chain reaction is based on the probabilistic nature of fundamental physical processes. The measure of the dynamics of these processes (state identifier) is taken to be reactivity as a special physical property of the medium or technical system. The paper proposes to attribute reactivity to the class of random functions with zero mathematical expectation in the stationary critical state. Fluctuations with respect to zero value are perceived as a result of external factors causing an instantaneous response of the core of reactor plants operating at the installed power for the main part of the operating time. This definition is sufficient to develop methods of technical diagnostics based on perturbations of the reactivity of the core. The reactor core is considered as a stochastic object that is kept within the normative field of its design and regime characteristics. According to the archive data of reactivity ‘measurements’, it is possible to correlate to certain states of the reactor core the fragments of stochastic time series, which would serve as identifiers of these states. The set of such fragments (tests) constitutes a library of NPP operation experience. In the present work, the effects of an external Poisson perturbation of reactivity and the classification of neutron density modulations arising therefrom are considered in the framework of the one-group kinetics model. The reflection in the probabilistic characteristics of neutron density of random static and dynamic regime factors through reactivity is perceived as evidence of generation of defectiveness of the reactor core. The deterministic component of neutron density is described quite accurately by the equations of kinetics and corresponds to the trend of the mathematical expectation of reactivity with respect to zero value. A procedure of processing the data of neutron flux control equipment and reactor intrinsic control system is proposed, which includes formation of a library of test perturbations on the basis of archived data; analysis of responses by the Kolmogorov-Smirnov criterion of agreement between the empirical distribution functions of the current sample of empirical data and those calculated by the equations of kinetics on the basis of the library of perturbations. It is argued that the proposed procedure is a means of identifying the defect level of the core and can also be used as an event simulator in deep learning of a classifying neural network. The results refer to the achievements of neutron-noise diagnostics.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.