4.9. Временной режим реактора после отрицательного скачка реактивности

При скачкообразном изменении коэффициента размножения в реакторе, работающем на малой или средней мощности, с k=1 до значения менее 1 (отрицательная реактивность), например, за счет ввода регулирующего стержня, нейтронный поток обнаружит временную характеристику, которая с обратным знаком будет примерно соответствовать положительному скачку реактивности. За переходной фазой продолжительностью чуть меньше одной секунды, в которой поток резко (но не так резко, как при положительном скачке) убывает, следует обширная область с умеренной интенсивностью убывания, в которой поток тоже подчиняется экспоненциальному закону с постоянным отрицательным периодом реактора (рис. 4.6).

Для исходных состояний, когда реактор работает на высокой мощности, на это экспоненциальное убывание накладываются эффекты обратного воздействия по температуре.

В общем случае невозможно свести популяцию нейтронов в реакторе к нулю быстрее времени жизни ядра-предшественника с наибольшим периодом полураспада. Таким ядром является Вг-87 со средним периодом полураспада 78,7 с. Дело в том, что ядра-предшественники (все, а не только Вг-87) продолжают постоянно испускать нейтроны вне всякой зависимости от величины отрицательной реактивности, введенной для останова реактора.

Р ис.4.6.Временная характеристика реактора после отрицательного скачка реактивности

1 Момент изменения реактивности

5. Долговременные процессы в реакторе

5.1 Общие положения

Под общим понятием долговременных процессов объединяются те, которые оказывают влияние на баланс нейтронов лишь после длительного периода работы реактора. Эти явления возникают за счет заметного изменения изотопного состава материалов реактора по мере его работы на мощности: процессы деления ядра, захвата нейтронов и радиоактивного распада постоянно подвергают изотопы превращениям.

К долговременным эффектам относятся, в частности:

• выгорание топлива,

• конверсия (накопление новых делящихся веществ),

• выгорание отравляющих веществ.

Никакого существенного влияния на текущую работу реактора они не оказывают.

Между кратковременными - в пределах от нескольких секунд до нескольких часов - эффектами (происходящими в результате изменения k см. п. 4) и долговременными явлениями (охватывающими период от нескольких дней до нескольких месяцев) некоторое промежуточное положение занимают отравления ксеноном и самарием (см. п. 5.3 и п. 5.4).

5.2 Выгорание твэлов

Потеря делящегося вещества в результате выработки энергии называется выгоранием А. Для реактора, который после перегрузки топлива работает в течение промежутка времени t на постоянной мощности N_o, эта величина определена выражением

,

где m_v - количество загруженного ядерного топлива: масса m₂₃₅ загруженного количества U-235 плюс масса m₂₃₃ загруженного количества U-238, обычно в тоннах. Общепринятой единицей измерения А является МВт-сут/т (мегаватт-суток на тонну). Для последовательных режимов разной мощности соответствующие составляющие выгорания А суммируются.

Имея для обогащения (в исходном состоянии) выражение

можно также записать:

Это надо запомнить: 1г делящегося вещества = 0,913 Мвт-сут или 1% выгорания = 9130МВт-сут/т