3. Эффекты и коэффициенты реактивности.

3.1. Температурный эффект реактивности.

Изменение , обусловленное изменением температуры всех компонентов активной зоны от значения t^ до t^ , называют температурным эффектом реактивности:

_t = (t₂ ) - (t₁ ) = (k_эф.1 - k_эф.2 ) / k_эф.1•k_эф.2 (3.1.)

Изменение , соответствующее изменению температуры ак­тивной зоны на 1^С, называется температурным коэффициентом реактивности (ТКР):

_t = _t / t  k_эф / k_эфt, 1/^C(%/^C) (3.2.)

С эксплуатационной точки зрения этот эффект удобно разделить на две составляющие: медленно изменяющуюся во времени при изменении температуры и режима работы (плот­ностной эффект реактивности) и быстродействующую, отслежи­вающую изменения мощности РУ (мощностной эффект реактив­ности).

3.1.1. Плотностной температурный эффект реактивности.

Плотностной эффект (который, собственно, и называют тем­пературным) обусловлен изменением плотности материалов ак­тивной зоны, и прежде всего замедлителя. При повышении t (^С) ее плотность (г/см2) и, следовательно, концентрация ядер N (ядер/см³) уменьшается, ухудшается замедляющая спо­собность замедлителя _s(м^-1), ужесточается спектр тепловых нейтронов, уменьшаются сечения деления, а следовательно, и :

t      N   E_n   _f  

Интегральный температурный эффект реактивности может быть как отрицательным, так и положительным. Если увеличе­ние Т1к. ведет к уменьшению реактивности, то температур­ный эффект отрицательный, а если увеличение Т1к. приводит к росту реактивности, то температурный эффект положитель­ный. Реально для ВВЭР в диапазоне изменения температуры 1 контура от "холодного" состояния ( 20^С) до рабочей темпе­ратуры поведение температурного эффекта неоднознач­но(см. рис.4.13., кривые 1,2,3).

На рис. представлены зависимости _t = (t) для ВВЭР-440. Каждый график отображает температурный коэф-т реактивности для различной массовой концентрации бора в теплоносителе, причем 3 из них описывают отрицательный, а одна положительный температурный эффект. Влияние концент­рации борной кислоты в теплоносителе на ТКР может быть представлено либо в виде графиков, изображенных на рис. , либо в виде зависимости

/ t = H_6гр^суз), представленной на рис.4.13. В последнем случае очевидно, что различным положениям регулирующей группы соответствуют определенные значения С н₃во₃.

Сильная зависимость интегрального температурного эф­фекта реактивности от концентрации бора в теплоносителе обусловлена тем, что основной вклад в соотношение поглоще­ния нейтронов в топливе и поглотителе вносит изменение со­держания поглотителя в активной зоне. С повышением t^, плотность теплоносителя уменьшается, а, следовательно, уменьшается и количество ядер бора в единице объема актив­ной зоны. Из всех компонентов активной зоны бор имеет наи­большее сечение поглощения нейтронов, поэтому, чем больше начальная концентрация бора, тем больше при росте темпера­туры меняется соотношение поглощений нейтронов в топливе и поглотителе с увеличением поглощения в топливе. Следова­тельно, с ростом температуры реактивность будет увеличи­ваться тем сильнее, чем больше первоначальная массовая концентрация бора.

В реакторах ВВЭР-440 ТКР отрицателен в широком диапазоне массовых концентраций борной кислоты (см. табл. ). Причем по мере уменьшения массовой концентрации бора (к концу кампании) возрастают - и - , и влияние колебаний температуры на  становится все более ощутимым.

Таблица 3.1.

Температурный коэффициент реактивности ВВЭР-440

Концентрация	Концентрация	t, %/^C, при температуре теплоносителя, ^C
бора в теплоносителе, г/кг	борной кислоты в теплоносителе, г/кг	20	100	200	285
0	0	-0.009	-0.021	-0.033	-0.051
0.5	2.85	-0.006	-0.013	-0.021	-0.030
1.0	5.72	-0.003	-0.004	-0.0067	-0.068
1.5	8.58	-0.005	+0.005	+0.008	+0.018