Nhằm làm chủ được hệ thống, thiết kế và chế tạo khối kiểm soát thông lượng nơtron (NFME) của hệ điều khiển lò phản ứng nghiên cứu có các đặc trưng kỹ thuật tương đương với khối BPM-107R1 thuộc hệ điều khiển ASUZ-14R của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt hiện có và có thể tiếp cận để tham gia thiết kế, chế tạo các khối điện tử chức năng cho hệ điều khiển của lò phản ứng nghiên cứu mới của Trung tâm Nghiên cứu khoa học công nghệ hạt nhân sắp tới; đào tạo được nguồn nhân lực và nâng cao trình độ chuyên môn của các cán bộ làm trong lĩnh vực điện tử hạt nhân và điều khiển lò phản ứng tại Viện Nghiên cứu hạt nhân có thể vận hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ điều khiển đảm bảo hệ hoạt động liên tục, tin cậy và an toàn, ThS. Võ Văn Tài và nhóm nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Hạt Nhân, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đã thực hiện dự án: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ kiểm soát thông lượng neutron thuộc hệ điều khiển lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt”.

Các nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Nghiên cứu tổng quan và xây dựng thuyết minh chi tiết

- Nghiên cứu xây dựng và tối ưu hóa thuật toán và phần mềm, gồm: Nghiên cứu xây dựng các thuật toán biển đổi những tín hiệu tần số thành những tín hiệu về công suất và chu kỳ lò phản ứng nhúng trong FPGA; Nghiên cứu xây dựng các thuật toán đo đạc, xử lý thông tin của BPM-107R1; Nghiên cứu thiết kế phần mềm đo đạc và biểu diễn thông tin về công suất và chu kỳ lò phản ứng trên PC.

-  Khảo sát, đánh giá khối kiểm soát thông lượng nơtron của HĐK lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, gồm: Khảo sát, đánh giá chất lượng, các đường cáp tín hiệu, mạch in, jack cắm,... của khối kiểm soát thông lượng nơtron BPM-107R1; Đo đạc, kiểm tra thực nghiệm các thông số kỹ thuật (xung lối vào, khả năng chống nhiễu, hệ số biến đổi, tín hiệu lối ra…) của khối xử lý trung tâm (mainboard) PPM-101R3, khối khuếch đại cách ly PVC-562R, khối kiểm tra PKC-162R và khối nguồn nuôi PNN-359R thuộc khối BPM-107R1.

- Thiết kế, chế tạo khối kiểm soát thông lượng nơtron dựa trên kỹ thuật số, bao gồm các khối chức năng sau: Khối xử lý trung tâm sử dụng FPGA; Khối khuếch đại cách ly với 32 lối vào/ra; Khối kiểm tra và cài đặt các thông số ban đầu; Khối khối nguồn nuôi +5V/2A và ±12V/1A cung cấp cho toàn khối; Bộ hiển thị thông tin về công suất và chu kỳ lò phản ứng.

-  Thử nghiệm khối NFME đã được chế tạo tại phòng thí nghiệm và trên lò phản ứng.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đưa ra các kết luận như sau:

Các nội dung trong Thuyết minh và Hợp đồng đề tài đã được thực hiện đầy đủ. Những kết quả thu được cho thấy khối NFME đã chế tạo có thể dùng để theo dõi thông lượng nơtron cho Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt dựa trên việc ghép nối với buồng ion hóa KNK3 hay ghép nối với 1 trong 3 khối UDPN-27R thuộc hệ ASUZ14R; tạo tiền đề cho việc xây dựng một kênh đo thông lượng nơtron độc lập phục vụ công tác nghiên cứu và đào tạo. Các kết quả đạt được từ việc thiết kế, chế tạo khối kiểm soát thông lượng nơtron thuộc hệ điều khiển lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt chỉ là bước đầu, làm cơ sở để thực hiện các nghiên cứu trong thời gian tới như tính toán độ phản ứng và điều khiển duy trì công suất lò.

Các kết quả về thiết kế và chế tạo thiết bị theo dõi thông lượng nơtron (NFME), dựa trên mảng cổng cửa lập trình được tốc độ cao (FPGA) và xử lý tín hiệu số (DSP) sử dụng bộ lọc trung bình (MA), dùng cho hệ điều khiển lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt ASUZ-14R. Thử nghiệm được thực hiện bằng bộ phát xung mô phỏng PGT-17R và bằng các tín hiệu nơtron từ lò phản ứng. Thời gian hình thành tín hiệu bảo vệ sự cố về công suất và chu kỳ lò phản ứng là rất quan trọng đối với hệ điều khiển bảo vệ lò phản ứng hạt nhân (CPS). Bộ phát xung PGT-17R cũng được sử dụng để kiểm tra thời gian hình thành tín hiệu sự cố của khối NFME khi công suất và chu kỳ lò vượt giá trị ngưỡng đặt. Khoản thời gian này được đo trên máy hiện sóng TBS1202B. Khối NFME có các đặc tính kỹ thuật của tương đương với khối BPM107R1 của hệ ASUZ-14R. Những kết quả đạt được của đề tài cho thấy, khối NFME đã được thiết kế, chế tạo có thể dùng để theo dõi thông lượng nơtron cho lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Khối có thể ghép nối với buồng ion hóa KNK-3 để theo dõi thông lượng nơtron ở dải năng lượng hay có thể ghép nối với một trong ba khối UDPN-27R1 của hệ ASUZ-14R để theo dõi thông lượng nơtron ở dải khởi động và dải làm việc của lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Từ đó có thể xây dựng một kênh đo thông lượng nơtron độc lập để kiểm tra các thông số của lò phản ứng, cho mục đích nghiên cứu và đào tạo tại DNRR và khối NFME có thể thay thế cho khối BPM-107R1 khi cần thiết.

Tuy nhiên, các kết quả chỉ là bước đầu cho nghiên cứu tiếp theo về thiết kế khối đo độ phản ứng và điều khiển duy trì tự động công suất lò của hệ ASUZ-14R.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19385/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)