1.4.3. Критичность на мгновенных нейтронах.

При значении  эф. влияние запаздывающих нейтронов на скорость изменения мощности ЯР прекращается, это и есть гра­ница управляемости ЯР. В этом случае реактор становится кри­тичным на мгновенных нейтронах. По этой причине состояние ре­актора = эф. называется мгновенной критичностью.

В отсутствие запаздывающих нейтронов управление цепной ядерной реакцией деления было бы крайне затруднительно, если вообще возможно. Для иллюстрации рассмотрим два примера.

Вариант А.

Пусть =0, т.е. реактор критичен на мгновенных нейтронах. Ранее было оценено время жизни теплового нейтрона - =5•10^-5 с. При увеличении эффективного коэффициента размножения на вели­чину 0,001, из формулы 1.27 получим рост мощности через одну секунду:

раз.

Вариант В.

С учетом запаздывающих нейтронов, время жизни поколения нейтронов

l ~ 0,1 с. При увеличении эффективного коэффициента размножения на ту же величину 0,001 получим рост мощности че­рез 1 секунду.

N 0,001

--- = eхр ------ ~ 1,01 раз.

No 0,1

Из рассмотренных примеров видно, что в случае отсутствия запаздывающих нейтронов рост мощности реактора происходит настолько быстро, что он становится неуправляемым.

Во избежание возникновения такой ситуации, подъем погло­тителей (кассет АРК), физический вес которых больше эф., необходимо производить шагами (подробнее см. п.6.1), причем , высвобождаемая одним шагом, должна удовлетворять требованию _ш<эф . Следовательно, предельно допустимый шаг при дифференциальной эффективности поглотителя (d/dH)_макс выбирается из условия

h_пред < _эф / (d/dH)_макс мм. (1.31).

Более жесткое требование, обеспечивающее выполнение усло­вия < эф., заключается в ограничении  и скорости ее высво­бождения до значений, при которых период не может оказаться меньше заданного (Т>60 сек). Обоснование значения максималь­ного периода во многом субъективно. Здесь играет роль как на­дежность работы СУЗ, так и реакция оператора, его способность быстро принять правильное решение по управлению ЯР при увели­чении мощности с малым периодом.

Согласно ПБЯ скорость введения положительной реактивности исполнительными органами СУЗ не должна превышать 0,07эф/с. В случае высокой эффективности исполнительных органов (>0,7 эф.), положительная реактивность должна вводиться шагами, с весом шага не более 0,3 эф.

2. Пространственное распределение энерговыделения в реакторе.

2.1. Общие положения.

Работа реактора на номинальной мощности, рассчитанной по средней плотности потока нейтронов, и соответствующему ему энерговыделению, сама по себе еще не гарантирует безопасной работы активной зоны. Решая задачу поддержания энерговыделе­ния в допустимых рамках, определяемых теплоотводом, основное внимание необходимо обращать на проблемы, связанные с нерав­номерностью энерговыделения по активной зоне реактора.

Практические ограничения теплового режима реактора, которые определяют допустимые условия его эксплуатации, связаны прежде всего с ограничениями:

a) по величине теплового потока от твэла;

б) по температуре топлива (конструктивных элементов твэла);

в) по температуре теплоносителя.

Предельные значения этих параметров достигаются прежде всего в наиболее энергонапряженных областях активной зоны, условия в которых тем более отличаются от средних условий в реакторе, чем больше неравномерность энерговыделения. Нерав­номерность распределения энерговыделения в активной зоне ха­рактеризуется коэффициентами неравномерности энерговыделения, знание которых необходимо для определения допустимой тепловой мощности реактора(см. раздел 5).

Ниже рассмотрены основные причины возникновения неравно­мерности (с разделением на группы, удобные для анализа) и не­которые практические способы ее уменьшения.