3 Коэффициенты реактивности

3.1 Общие положения

Размножающая характеристика любой сборки из делящегося вещества и других материалов полностью определена заданием коэффициента размножения k. Это также означает, что в самом общем случае любое изменение сборки вызывает изменение k. Вопрос о том, называть ли такое изменение большим или маленьким всегда должен решаться с учетом его влияния на изменение k, а не просто в аспекте изменения количества материала: ввод в тепловой (в том числе остановленный) реактор одного килограмма делящегося вещества или бора повлияет на k намного сильнее, чем ввод (или вывод) одного килограмма воды иди стали.

Изменения в сборке - это не только такие, которые специально вносятся оперативным персоналом реактора (например, перемещение управляющего стержня или замена либо перемещение твэлов). Изменения происходят и "самопроизвольно" (например, после длительной работы реактора произошло, с одной стороны, выгорание делящегося вещества, с другой, в твэлах накопились продукты деления и твэл значительно изменился). Необходимо учитывать и кратковременные изменения, которые, являясь следствием других мер, "сами собой" приводят к изменению k. Так изменение мощности реактора влечет за собой изменения температуры реакторных материалов в результате чего, например, изменяется их плотность. В ВК при изменении мощности изменяется и содержание пустот (паросодержание) в теплоносителе-замедлителе, что также приводит к изменениям в размножающей сборке.

Зная значение величины k, мы, конечно, будем знать и "расстояние" сборки до критического состояния k=1. Всякое превышение порога k=1 приводит к постоянному росту объемной плотности нейтронов. При подъеме мощности реактора это состояние вызывается сознательно и контролируемо. Однако ни при каких обстоятельствах нельзя допускать непреднамеренного и неконтролируемого перехода сборки в надкритическое состояние: в любой момент и при любом режиме должна иметься надежная возможность возврата установки в докритическое состояние.

Пусть А будет рабочим параметром реактора. Здесь имеется в виду величина, описывающая режим работы реактора и допускающая свою регулировку в некоторых пределах. Это может быть мощность реактора, расход теплоносителя, рабочее давление, температура теплоносителя на входе в активную зону, температура топливных стержней, содержание пустот в ВК и др.

Для количественного задания характера изменения коэффициента размножения k или реактивности  реактора при изменении определенного рабочего параметра вводят понятие коэффициента реактивности Г (произносится "гамма"). При этом можно ограничиться реакторами в режиме k=1, так что изменение k коэффициента размножения k практически совпадает с изменением  реактивности : k=.

Коэффициент реактивности Г_А описывает изменение k коэффициента размножения k, отнесенное к изменению А рабочего параметра А.

Если Г_А известен (из руководства по эксплуатации или предшествовавшего измерения), то для каждого желаемого изменения А можно вычислить изменение k или :

Если зависимость коэффициента размножения k от рабочего параметра А задана как кривая, то отсюда можно вывести коэффициент реактивности Г_N в соответствующей рабочей точке как наклон k/A касательной кривой в рабочей точке ( рис. 3.1).

Если рабочим параметром А является мощность реактора N (см. п. 1.8), то часто соответствующий коэффициент реактивности Г_N относят не к абсолютному изменению мощности реактора N [МВт];

а к ее относительному изменению:

В последнем изменение k коэффициента размножения k отнесено к относительному изменению N/N мощности.

Р ис. 3.1. К определению коэффициента реактивности.

Однако это ничего не меняет в ходе рассуждений и не приводит к недоразумениям, потому что по известной единице измерения Г можно непосредственно определить, что имеется в виду (например. 1/МВт в первом случае или 10^-4 на процент во втором).

Для пустотного коэффициента Г_п (в ВК) также часто выбирают объем V₃ замедлителя, складывающийся из объема V_п пара и объема V_B воды: V_з=V_п+V_в и определяют

(при единице измерения, например, 10^-4 на процент паровой составляющей).

Разумеется, для соотнесения можно вместо V₃ взять и V_п. Здесь определение носит несколько произвольный характер.