Preview

Global Nuclear Safety

Advanced search

Neutron noise control methods for channel-by-channel coolant flow rate in the core

https://doi.org/10.26583/gns-2026-02-08

EDN: NOQXES

Abstract

In the presented article, the authors discuss the issues of measuring the coolant flow rate using neutron noise technology. The noise method for estimating the channel-by-channel coolant flow rate based on fluctuations in the intraband neutron flux has been widely used for VVER-440 cover fuel assemblies. To calculate the coolant flow rate, it is necessary to estimate the delay time of the signals of two direct charge sensors using the frequency method based on the local extremes of their coherence function. The equation of pure transport of temperature fluctuations is derived. Other cases are the presence of global neutron noise, uncorrelated noise on each measuring channel is not considered. The authors took into account horizontal coolant overflows between neighboring fuel assemblies for shell-less fuel assemblies of VVER-1200 reactor installations. The error in determining the coolant flow rate has been estimated. The concepts of sink structures and sink frequencies are introduced, which are an infinite sequence of periodic extrema – maxima and minima – spectral functions arising from trigonometric multipliers or terms of the type ,   ,  cos . The differences between the fuel assemblies -5 and the standard fuel assemblies for the VVER-1200 are briefly described. For the first time, the coolant flow rate in fuel assemblies-5 was estimated and compared with the speed in standard fuel assemblies for four time points. The necessity of monitoring channel-by-channel coolant flow rates is substantiated in order to identify fuel assemblies with consistently low and consistently high coolant flow rates. These conditions may be due to the specific loading of the core, the invariable design features of VVER-1200, namely, the diameters of the pipes in the blast furnace above this fuel assembly, the proximity of the core enclosure, the presence of an air defense system and thermal control channels in this fuel assembly.

About the Authors

G. V. Arkadov
Non-profit Partnership for the Promotion of System Engineering «Rise»
Russian Federation

Cand. Sci. (Eng.), Director General



M. T. Slepov
Branch of the Joint-Stock Company «Russian Concern for the Production of Electric and Thermal Energy at Nuclear Power Plants»
Russian Federation

Dr. Sci. (Engin.), Head of the Department



References

1. Мительман М.Г., Розенблюм Н.Д. Зарядовые детекторы ионизирующих излучений. Москва: Энергоиздат, 1982. 77 с. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_rc_1108163/ (дата обращения: 31.03.2026).

2. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Слепов М.Т. Виброакустика в приложениях к реакторной установке ВВЭР-1200. Москва: Наука, 2018. 469 с. Режим доступа: https://elib.biblioatom.ru/text/arkadov_vibroakustika_2018/p0/ (дата обращения: 31.03.2026).

3. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Слепов М.Т. Шумовой мониторинг в приложениях к реакторной установке ВВЭР-1200. Монография. Ч.1. Москва: Наука, 2021. 222 с. Режим доступа: https://elib.biblioatom.ru/text/arkadov_shumovoy-monitoring_2021/p0/ (дата обращения: 31.03.2026).

4. Павелко В.И., Слепов М.Т., Хайретдинов В.У. Опыт проведения комплексных измерений с использованием разнородных систем на различных этапах пуска энергоблока ВВЭР-1200. Известия высших учебных заведе-ний. Ядерная энергетика. 2016;4:44-54. Режим доступа: https://static.nuclear-power-engineering.ru/articles/2016/04/05.pdf (дата обращения: 31.03.2026).

5. Слепов М.Т. Методология комплексного шумового контроля оборудования ВВЭР-1200. Диссертация доктора технических наук (спец. 2.4.9). Москва, 2025. 307 с. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_013256025/?ysclid=mochzmcmr0615125711 (дата обращения: 30.03.2026).

6. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2011. 756 с. Режим до-ступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01004829046?ysclid=moci2cxrwc874923697 (дата обращения: 31.03.2026).

7. Залманзон Л.А. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и применение в управлении, связи и других обла-стях. Москва: Наука, 1989. 496 с. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_rc_401958/?ysclid=moci4m3286747370887 (дата обращения: 31.03.2026).

8. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Усанов А.И. Виброшумовая диагностика ВВЭР. Москва: Энергоатомиздат, 2004. 344 с. Режим доступа: https://reallib.org/reader?file=637017&ysclid=mocinpjusx170772173 (дата обраще-ния: 30.03.2026).

9. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Финкель Б.М. Системы диагностирования ВВЭР. Москва: Наука, 2019. 398 с. Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_010027097/?ysclid=mocirzj7at241126156 (дата обра-щения: 30.03.2026).

10. Павелко В.И. Новые спектральные методы оценки времени запаздывания в реакторно-шумовых иссле-дованиях. Атомная энергия. 1987;63(4):266-288. Режим доступа: https://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t63-4_1987/p0/ (дата обращения: 30.03.2026).

11. Аркадов Г.В., Слепов М.Т. Нейтронно-шумовой анализ вибрационного состояния тепловыделяющих сборок пятого поколения. Глобальная ядерная безопасность. 2025;15(4):64-77. https://doi.org/10.26583/gns-2025-04-07.

12. Поваров В.П., Голубев Е.И., Жук М.М. Физика реактора ВВЭР-1200 и эксплуатационные вопросы: научно-практическое пособие. Филиал АО «Концерн Росэнергоатом» Нововоронежская атомная станция», 2025; Белгород: «КОНСТАНТА», 2025. 332 с. ISBN 978-5-907903-23-4. Режим доступа: https://cat.gpntb.ru/index.php?id=EC/ShowFull&bid=175cb837cf043602b5c4caa752274887&irbDb=ESVODT (дата обращения: 31.03.2026).

13. Аркадов Г.В., Павелко В.И., Слепов М.Т. Анализ шумовой составляющей сигналов датчиков прямого за-ряда на маневренных режимах ВВЭР. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2023;4(143):51-61. Режим доступа: https://www.nntu.ru/frontend/web/ngtu/files/nauka/izdaniya/trudy/2023/04/051-061.pdf?ysclid=mocjpwhwap650957813 (дата обращения: 31.03.2026).


Review

 

РЕЦЕНЗИЯ

Рассмотрена статья «Нейтронно-шумовые методы контроля поканальной скорости теплоносителя в активной зоне».

Статья посвящена актуальной задаче мониторинга гидродинамических параметров тепловыделяющих сборок реакторных установок ВВЭР-1200 с применением методов нейтронно-шумовой диагностики. Актуальность темы не вызывает сомнений, поскольку оценка стабильности и равномерности расхода теплоносителя по каналам активной зоны является критически важным условием безопасной и эффективной эксплуатации реакторов ВВЭР.

Авторами впервые проведена комплексная экспериментальная оценка поканальной скорости теплоносителя для опытных образцов ТВС-5 в условиях действующего энергоблока. Работа выполнена на основе оригинальной методики многоканальных синхронизированных измерений с использованием штатных датчиков прямого заряда (ДПЗ) в составе СВРД и современных мобильных средств сбора данных.

Название статьи полностью отражает её содержание. Аннотация структурирована и кратко излагает основные цели, методы и результаты исследования, хотя для большей полноты в неё можно было включить конкретные численные значения достигнутой погрешности определения скорости.

Методология исследования опирается на современные подходы к спектральному анализу флуктуаций внутриреакторного нейтронного поля. Применение анализа функций когерентности парных сигналов ДПЗ, введение авторами понятий «sink-структур» и «sink-частот», а также учёт горизонтальных перетечек теплоносителя, характерных для ВВЭР-1200, позволили корректно выделить транспортный эффект и рассчитать время запаздывания сигнала. Особого внимания заслуживает обоснованная авторами модификация методики оценки погрешности, учитывающая реальную протяжённость чувствительного элемента ДПЗ, что существенно повышает достоверность результатов.

Авторы демонстрируют глубокое понимание предметной области, корректно ссылаясь на фундаментальные и современные работы в области нейтронно-шумовой диагностики и виброакустики реакторных установок ВВЭР.

Ключевые результаты работы имеют высокую научную и практическую значимость:

– экспериментально подтверждена применимость нейтронно-шумового метода для оценки поканальной скорости теплоносителя в ТВС реакторов ВВЭР-1200 с учётом их специфической гидродинамики;

– впервые получены и проанализированы данные по скорости теплоносителя в ТВС-5 за несколько этапов топливной кампании, доказавшие отсутствие аномальных гидродинамических отклонений по сравнению со штатными сборками;

– разработана и верифицирована уточнённая методика расчёта погрешности определения скорости, учитывающая геометрию и принцип регистрации сигнала протяжённой сборкой детекторов.

Статья написана строгим научным языком, терминология используется корректно и последовательно. Структура работы логична: от теоретического обоснования и описания методики к экспериментальным результатам и их физической интерпретации. Выводы полностью соответствуют представленным данным и результатам расчётов.

Существенных замечаний, кроме немногочисленных опечаток, не выявлено.

Учитывая вышеизложенное, считаю, что статья «Нейтронно-шумовые методы контроля поканальной скорости теплоносителя в активной зоне» представляет собой завершённое и значимое научное исследование, заслуживает высокой оценки и рекомендуется к публикации в журнале «Глобальная ядерная безопасность».

 

Рецензент:

к.т.н., доцент кафедры атомной энергетики

ВИТИ НИЯУ МИФИ                                                                     А.А. Лапкис

 

For citations:


Arkadov G.V., Slepov M.T. Neutron noise control methods for channel-by-channel coolant flow rate in the core. Global Nuclear Safety. 2026;16(2):77-90. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/gns-2026-02-08. EDN: NOQXES

Views: 51

JATS XML

ISSN 2305-414X (Print)
ISSN 2499-9733 (Online)