3.2. Положительный и отрицательный коэффициенты реактивности.

Наиболее важным коэффициентом реактивности является мощностный Г_N, показывающий в каком направлении и как сильно изменяется k при изменении (или относительном изменении) мощности. Ведь эта величина характеризует поведение реактора при нарушениях, определяя тем самым направление обсуждения вопросов его безопасности.

Другими важными коэффициентами реактивности являются:

• температурный коэффициент топлива Г_TT или Г_тв (А -температура топлива T_T);

• температурный коэффициент замедлителя-теплоносителя Г_тз или Г_тм ( А - температура замедлителя Т₃);

• (в ВК) пустотный коэффициент Г_П (А - объем пара V_п или относительная паровая составляющая V_п/V_З).

Мощностный коэффициент в некотором смысле складывается в основном из этих трех коэффициентов. Все три коэффициента объединяет то, что соответствующий рабочий параметр изменяется одинаково с мощностью реактора N: более высокому значению параметра соответствует более высокая мощность L. Этот момент имеет существенное значение для последующего обсуждения вопроса о положительных и отрицательных коэффициентах реактивности.

Дело в том, что реактор обнаруживает совершенно разное поведение в зависимости от того, является ли коэффициент реактивности Г_А положительным или отрицательным для изменения рабочего параметра А (синхронно изменению мощности реактора N).

Рассмотрим в качестве примера А = Т_т - температуру топлива и Г_тв -соответствующий коэффициент реактивности (температурный коэффициент топлива).

Случай 1: Г_тв положителен.

При повышении температуры Т_Т (изменение Т_Т положительно), k=T_TB T_Т, также будет положительным (т.е. k также увеличивается). Однако рост размножения нейтронов приводит к повышению мощности, а оно - к дальнейшему повышению температуры топлива и т.п. Размножение нейтронов, мощность и температура топлива (без влияния извне) будут постоянно возрастать как следствие даже незначительного повышения начальной температуры топлива.

Снижение же температуры топлива (Т_Т отрицательно) имело бы своим следствием отрицательное значение k, при этом k уменьшится. Тем самым уменьшится мощность и температура топлива: размножение нейтронов, мощность и температура топлива будут постоянно уменьшаться вплоть до останова реактора.

Вывод: (если действует только температура топлива). Реактор с положительным Г_тв является внутренне неустойчивым; без вмешательств извне он либо пойдет в «разгон», либо остановится. Любое малейшее изменение Т_Т должно постоянно подрегулироваться.

Случай 2: Г_ТВ отрицателен.

В этом случае Т_Т и k изменяются в противоположные стороны: на повышение температуры топлива реактор отвечает уменьшением k, а тем самым - уменьшением мощности и уменьшением температуры топлива.

Соответственно противоположным будет поведение при снижении температуры топлива.

Вывод: (если действует только температура топлива). В случае отрицательного Г_тв реактор стремится вернуться к устойчивому состоянию: он внутренне устойчив. Реактор возвращается к критическому состоянию без вмешательства извне и стабилизируется в состоянии с k=l.

Такое устойчивое поведение реактора по отношению к изменениям температуры и мощности строго предписывается законом: реактор должен рассчитываться так, чтобы мощностный коэффициент во всех режимах оставался отрицательным. Более того, в интересах обеспечения более высокой безопасности, современные реакторы надо расчитывать так, чтобы отрицательным оставался не только мощностный коэффициент в целом, но и каждый из рассмотренных его важнейших компонентов в отдельности.

Эти три основных компонента мощностного коэффициента реактивности различаются по времени срабатывания. Ниже они будут рассмотрены по отдельности.