14. Физические процессы в ядерном топливе реактора, работающего на мощности, и их влияние на баланс нейтронов.

В процессе работы реактора в результате деления ядерного горючего образуется много новых нуклидов-осколков деления и продуктов их радиоактивного распада. Некоторые из них обладают большими значениями микросечения захвата нейтронов. Этот паразитный захват может повлиять на реактивность реактора и действительно оказывает заметное влияние. Скорость накопления вредных поглотителей зависит от интенсивности процесса деления (мощности реактора), а их убыль определяется, во-первых, захватом ими нейтронов, приводящих в реакции (n,) к образованию новых нуклидов, как правило, с малыми сечениями поглощения, и, во-вторых, скоростью их радиоактивного распада.

Поглощение нейтронов стабильными и долгоживущими нуклидами обычно называют шлакованием реактора, а короткоживущими радиоактивными ядрами- отравлением.

С течением времени в стационарно работающем реакторе устанавливается равновесие между скоростью генерации «отравителей» и скоростью их убыли за счет радиоактивного распада и поглощения ими нейтронов. В результате совокупного действия обоих процессов в реакторе устанавливается стационарная концентрация этих нуклидов. Однако, при нестационарной работе реактора, например, при пусках и остановках, при изменении уровня мощности, это равновесие нарушается. В результате может произойти как накопление радиоактивного поглотителя, так и его убывание, при этом соответственно меняется реактивность реактора. Именно благодаря этому наблюдаются интересные физические эффекты, такие как «йодная яма» и «самариевая смерть». Каждый из них связан с эффектом падения реактивности реактора после его остановки. Первый эффект связан с накоплением ксенона из распадающихся ядер йода, а второй возникает вследствие накопления самария - дочернего продукта радиоактивного распада прометия.

15. Понятие реактивности. Способы компенсации избыточного запаса реактивности для обеспечения работы реактора. Возможности управления запасом реактивности.

Во время работы реактора (кампании) возникают многочисленные эффекты, приводящие к изменению его реактивности. Кроме того, сама задача управления реактором, то есть его пуск и остановка, изменение мощности, управление энергораспределением требуют целенаправленного изменения его реактивности.

Таким образом, необходимым элементом ядерного реактора является система регулирования его реактивности, позволяющая увеличивать или уменьшать его реактивность в определенных пределах, обеспечивающих нормальную эксплуатацию реактора.

Основными причинами изменения реактивности реактора при его эксплуатации являются:

• изменение изотопного состава топлива в реакторе в результате выгорания ядерного горючего;

• осуществление перегрузки ядерного топлива;

• быстропротекающие процессы отравления и зашлаковывания реактора Xe и Sm при пуске, остановке и изменения мощности реактора;

• температурные и мощностные эффекты реактивности, то есть изменение реактивности при изменении температуры и плотности отдельных компонентов активной зоны при изменении мощности, расхода и температуры теплоносителя.

Наиболее распространенный способ управления реактивностью является введение или выведение подвижных поглощающих нейтроны твердых стержней различной формы в локальные области внутри активной зоны и отражателя. Возможны и другие способы регулирования, а именно:

1. подмешивание поглотителей нейтронов в поток циркулирующего жидкого или газообразного теплоносителя;

2. изменение утечки нейтронов из реактора путем перемещения частей отражателя или введение сильно рассеивающих нейтроны стержней;

3. изменение уровня поверхности замедлителя.