During an earthquake on December 29th 2020, the Krško NPP automatically shutdown due to the trigger of the negative neutron flux rate signal on the power range nuclear instrumentation. From the time course of the detector signal, it can be concluded that the fluctuation in the detector signal may have been caused by the mechanical movement of the ex-core neutron detectors or the pressure vessel components rather than the actual change in reactor power. The objective of the analysis was to evaluate the sensitivity of the neutron flux at the ex-core detector position, if the detector is moved in the radial or axial direction. In addition, the effect of the core barrel movement and core inside the baffle movement in the radial direction were analysed. The analysis is complemented by the calculation of the thermal and total neutron flux gradient in radial, axial and azimuthal directions. The Monte Carlo particle transport code MCNP was used to study the changes in the response of the ex-core detector for the above-mentioned scenarios. Power and intermediate-range detectors were analysed separately, because they are designed differently, positioned at different locations, and have different response characteristics. It was found that the movement of the power range ex-core detector has a negligible effect on the value of the thermal neutron flux in the active part of the detector. However, the radial movement of the intermediate-range detector by 5 cm results in 7%-8% change in the thermal neutron flux in the active part of the intermediate-range detector. The analysis continued with an evaluation of the effects of moving the entire core barrel on the ex-core detector response. It was estimated that the 2 mm core barrel radial oscillation results in ~4% deviation in the power and intermediate-range detector signal. The movement of the reactor core inside baffle can contribute ~6% deviation in the ex-core neutron detector signal. The analysis showed that the mechanical movement of ex-core neutron detectors cannot explain the fluctuations in the ex-core detector signal. However, combined core barrel and reactor core inside baffle oscillations could be a probable reason for the observed fluctuations in the ex-core detector signal during an earthquake.
It is essential in commercial reactors that the safety limits imposed on the fuel pellets and fuel clad barriers, such as the linear power density (LPD) and the departure from nucleate boiling ratio (DNBR), are not violated during reactor operations. In order to accurately monitor the safety limits of current reactor states, a detailed three-dimensional (3D) core power distribution should be estimated from the in-core detector signals. In this paper, we propose a calculation methodology for detailed 3D core power distribution, using in-core detector signals and core monitoring constants such as the 3D Coupling Coefficients (3DCC), node power fraction, and pin-to-node factors. Also, the calculation method for several core safety parameters is introduced. The core monitoring constants for the real core state are promptly provided by the core design code and on-line MASTER (Multi-purpose Analyzer for Static and Transient Effects of Reactors), coupled with the core monitoring program. through the plant computer, core state variables, which include reactor thermal power, control rod bank position, boron concentration, inlet moderator temperature, and flow rate, are supplied as input data for MASTER. MASTER performs the core calculation based on the neutron balance equation and generates several core monitoring constants corresponding to the real core state in addition to the expected core power distribution. The accuracy of the developed method is verified through a comparison with the current CECOR method. Because in all the verification calculation cases the proposed method shows a more conservative value than the best estimated value and a less conservative one than the current CECOR and COLSS methods, it is also confirmed that this method secures a greater operating margin through the simulation of the YGN-3 Cycle-1 core from the viewpoint of the power peaking factor for the LPD and the pseudo hot pin axial power distribution for the DNBR calculation.
To effectively monitor the variety of distributions of neutron flux, fuel power or temperatures in the reactor core, usually the ex-core and in-core neutron detectors are employed. The thermocouples for temperature measurement are installed in the coolant inlet or outlet of the respective fuel assemblies. It is necessary to reconstruct the measurement information of the whole reactor position. However, the reading of different types of detector in the core reflects different aspects of the 3D power distribution. The feasibility of reconstruction the core three-dimension power distribution by using different combinations of in-core, ex-core and thermocouples detectors is analyzed in this paper to synthesize the useful information of various detectors. A comparison of multilayer perceptron (MLP) network and radial basis function (RBF) network is performed. RBF results are more extreme precision but also more sensitivity to detector failure and uncertainty, compare to MLP networks. This is because that localized neural network could offer conservative regression in RBF. Adding random disturbance in training dataset is helpful to reduce the influence of detector failure and uncertainty. Some convolution neural networks seem to be helpful to get more accurate results by use more spatial layout information, though relative researches are still under way.
Gyu-ri Bae;Moon-Ghu Park;Youngchul Cho;Jung-Uk Sohn
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.5
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pp.1533-1540
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2023
Self-Powered Neutron Detectors(SPNDs) are used to calculate core power distributions, an essential factor in the safe operation of nuclear power plants. Some detectors may fail during normal operation, and signals from failed detectors are isolated from intact signals. The calculated detailed power distribution accuracy depends on the number of available detector signals. Failed detectors decrease the operating margin by enlarging the power distribution measurement error. Therefore, a thorough reconstruction of the failed detector signals is critical. This note suggests a compressive sensing based methodology that rationally reconstructs the readings of failed detectors. The methodology significantly improves reconstruction accuracy by sorting signals and removing high-frequency components from conventional compressive sensing methodology.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.2
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pp.356-362
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2009
The ELectromagnetic Core Imperfection Detector (EL-CID) test was performed on a small generator in the laboratory and a gas turbine generator in the field to assess the fault condition of generator stator core. Artificial defects with six different sizes were introduced in the small generator. The scan results on six defects show a very large increase in the magnitude of fault current compared to that obtained with a healthy core. After the stator core heats up, a thermal imaging camera was used to detect hot spot on the inner surface of the core for comparison. Several faults were found during inspection of the gas turbine generator with the EL-CID. It has been shown that the existence of a fault can be determined by monitoring the magnitude of fault current.
In order to observe the detailed structure of the detector, it was CT scanned to reproduce the detailed structure of the crystal shapes and traverse layer using the Monte Carlo calculation applying the detector model. The uncertainty of measurement was lowered by adjusting the detector core by the edge effect at a higher energy (400 keV or higher) through the offset of peak efficiency of the gamma ray at low energy. It was confirmed that there was the appropriate matching with spatial dependency using the PENELOPE calculation. That was achieved by adjusting the parameters describing the crystal core and rounding of edge and crystal core.
The neutron controls a nuclear fission in the core of reactor. In-core neutron detector drive system is a equipment that drives detector and cable to survey neutron flux in the reactor. The program introduced by this paper governs proto-type drive system. The basic function of drive system is the insert and the withdraw of a cable, and the control of the movement speed. Also this program have a special function, test, auto operation, to increase the capacity of drive system.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1997.10a
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pp.58-63
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1997
This paper is concerned with an algorithm based on neural networks to calculate the axial power distribution using excore defector signals in the nuclear reactor core. The fundamental basis of the algorithm is that the detector response can be fairly accurately estimated using computational codes. In other words, the training set, which represents relationship between detector signals and axial power distributions, for the neural network can be obtained through calculations instead of measurements. Application of the new method to the Yonggwang nuclear power plant unit 3 (YGN-3) shows that it is superior to the current algorithm in place.
The evaluation of neutron flux distribution was performed for the ex-core detector design of SMART-P. DORT and MCNP code were used for the calculation of energy-dependent neutron flux distribution at 100% full power condition. Two code results show that maximum thermal flux appears at the $1^{st}$ water region in IST region and agree within 10% difference. In addition, another evaluation was performed code with assumptions that cote was composed of fission source and control rod without fuel assemblies. These assumptions make neutron count rate to be minimized. As a results, maximum thermal flux showed $6.99{\times}10^{-2}(n/cm^2-sec)$, when the strength of initial fission source was assumed as $1.0{\times}10^8(n/sec)$. The main reason of these results is due to the thermalization of fast neutrons in the water region and thermal flux is proportional to 80% of total neutron flux. Therefore, optimization of filler material of detector guide tube, position of installation and axial length of detector segments is necessary for the design of ex-core detector to enhance the neutron count rate and above results could be used in ex-core detector design as a fluence requirement.
The in-core neutron Flux Mapping System in a pressurized water reactor yields information on the neutron flux distribution in the reactor core at selected core locations by means of movable detectors. The obtained data are used to verify the reactor core design parameters. The detector cables run through guide tubes(thimbles), and typically thirty-six to fifty-eight thimbles are allocated in the reactor depending on the number of fuel assemblies. These thimbles are inserted into nuclear fuel assemblies through conduits connected from the bottom of the reactor vessel to a seal table. During the plant refueling outage period, the thimbles are withdrawn up to 4m from the seal table, the height of a nuclear fuel. In spite of their importance, however, the thimble handling work has been performed by only human operators. In addition, its efficiency is very low due to narrow working environments on the seal table, thereby resulting in the excessive radiation exposure of maintenance personnel. To solve these problems, a new thimble handling equipment for in-core flux mapping system was developed, and we confirmed its effectiveness through experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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