Часть 6. Эффекты реактивности

6.1. Температурные эффекты в реакторах

6.2. Мощностной эффект реактивности. Эффект Доплера

6.3. Температурный эффект и температурный коэффициент реактивности

6.4. Барометрический и паровой эффект реактивности

6.1. Температурные эффекты в реакторах

Температурные эффекты в реакторе

Расчет К_эф и других нейтронно-физических параметров производятся при фиксированной температуре. Температура T в реакторе постоянно меняется. Температурное поле существенно неоднородно. Поэтому важно знать, как изменится К_эф при изменении средней температуры и при изменении распределения температуры. В основе лежат два понятия:

1. Изотермический температурный коэффициент реактивности _Т ;

-

изменение эффективного коэффициента размножения на 1С во всем реакторе.

2. Температурный эффект реактивности: ;

К_эф(Т₁) – при Т=20С, но надо оговаривать его состояние (выгоревший реактор, зашлакованный)– температурный эффект может быть нелинейным.

Пусть К_эф1 (реактор близок к критическому), тогда

Первые 4 слагаемых дают зависимость размножающих свойств от температуры среды, остальные дают зависимость утечки нейтронов от температуры.

10.1 Температурные эффекты в гомогенном реакторе

1. Для гомогенного реактора можно отказаться от некоторой части формулы. d/dT – нет влияния температуры на размножение на быстрых нейтронах.

Для РТН имеется три определяющие температуры:

• Т_зам – определяющей плотность и макросечения, а через них спектр и температуру нейтронного газа;

• Т_{топлива} – определяющей не только плотность, но и микросечения из-за Доплер-эффекта.

• Т_НГ – зависит от Т_гор, от замедлителя и от состава среды; Т_НГ=Т_зам(1+В);

=(_{а зам} (k Т_зам))/_{S зам}(1-);

2. Зависимость  от температуры

,

Где ;

Для низкообогащенного урана (для рабочих температур) Т>300 ⁰C. _Т должен быть отрицательным в области рабочих температур, так как этим определяется обратная связь реактивности по температуре, что является обязательным условием устойчивости (саморегулирования). Чем больше_Т по модулю, тем устойчивее система. Но большое значение _Т означает необходимость иметь большой запас реактивности на компенсацию температурного эффекта при расхолаживании.

3. Зависимость  от температуры

,

Где (Т) определяется зависимостью I_эф (Т) от Т, зависит от _р. Если большое () разбавление (много замедлителя):

– сечение усредняется по спектру Ферми. Интеграл от Т – не зависит, поэтому dI/dT=0, и тогда, если бесконечное разбавление, то d/dT=0.

В больших реакторах с большим разбавлением урана-238 резонансное поглощение становится независимым от температуры.

Если разбавление не бесконечное, то dI/dT0; с ростом температуры растет I_эф для U²³⁸; ; ; . При росте температуры Т, уменьшается .  - определяет ядерную безопасность, т.к. он мгновенно отвечает на всплески нейтронной плотности.