26. Основные способы воздействия на реактивность. Виды регулирующих стержней.

Управление реактивостью реактора осуществляется изменением эффективного коэффициента размножения нейтронов. Оно происходит:

• за счет изменения скорости производства нейтронов;

• за счет поглощения нейтронов;

• за счет утечки нейтронов.

Скорость производства нейтронов можно регулировать, изменяя количество ядер горючего в активной зоне реактора.

Скорость поглощения можно регулировать изменением количеством находящихся в активной зоне ядер элементов с большим сечением поглощения нейтронов.

Скорость утечки регулируется эффективностью отражателя.

Первый способ. Заключается в создании регулирующего органа, состоящего как из топлива, так и из поглотителя нейтронов. При использовании такого РО выведение поглотителя из АЗ сопровождается одновременным вводом топлива и наоборот. Такой способ имеет большой минус, так как он связан с необходимостью перемещения ТВС, которые являются наиболее ответственными элементами АЗ. Возникает необходимость перемещения в больших реакторах значительных по массе конструкционных элементов, что приводит к большим динамическим нагрузкам. Поэтому этот способ применяется крайне редко.

Третий способ. Может быть применен для реакторов с небольшими АЗ. Утечки нейтронов в таких реакторах очень большие и изменение их путем перемещения отражателя приводит к большому изменению реактивности. Этот способ широко применяется в исследовательских реакторах и реакторах на ядерных ракетных двигателях.

Второй способ. Используется наиболее широко. Используются твердые, жидкие и газообразные материалы с большим сечением поглощения нейтронов.

В энергетических реакторах в качестве механических РО используются стержни или пластины, содержащие поглотители нейтронов. На БН-600 применяется перемещение топливной сборки по высоте, благодаря чему можно вводить горючее в АЗ. Некоторые ИО – комбинированные, они содержат и топливо, и поглотитель. Перемещение такого РО увеличивает количество топлива и уменьшает количество теплоносителя одновременно, что увеличивает воздействие на реактивность.

Реактивность, то есть изменение коэффициента размножения, которая вносится в реактор при перемещении ИО из одного крайнего положения в другое, называется эффективностью ИО или весом ИО. ИО расположены вертикально, чтобы при освобождении они могли перемещаться под действием силы тяжести. При верхнем расположении топливо должно выводиться из АЗ, а поглотитель вводиться. Это приводит к уменьшению . При движении ИО вдоль оси АЗ реактивность, которая вносится при перемещении его на 1 см, неодинакова и зависит от измен реактивности в реакторе. Обычно быстрее изменяется реактивность при перемещени ИО вблизи средней плоскости реактора. Для сигнализации положен ИО устанавливаются путевые и концевые выключатели. Обычно установлены 5 выключателей: нкв, нпв, спв, впв, вкв. Эти сигналы от выключателей используются в системах автоматики.

Р еактивность, вносимая ИО в единицу времени называется скоростной эффективностью (или реактивностью).

Где - максимальная скорость перемещения ИО.

При движении ИО с постоянной скоростью его скоростная эффективность не постоянна.

Усилие, необходимое для перемещения ИО создается электромеханическим, пневматическим или гидравлическим приводом.

По назначению ИО делятся на аварийные, компенсирующие и регулирующие. Поглотители аварийных ИО находятся не в активной зоне. Запас реактивности должен быть достаточным для погашения цепной реакции деления. Компенсирующие ИО при извлечении из активной зоны увеличивают реактивность, которая теряется в медленно протекающих процессах (выгорание топлива, накопление продуктов деления). Эти же органы компенсируют мощностные и температурные эффекты реактивности, возникающие при изменении мощности. Р егулирующие ИО используются для компенсации быстрых изменений реактивности и вывода реактора на требуемый уровень мощности.

Органы управления реакторов ВВЭР выполняют все три функции.

Конструкции ИО определяются конструкцией реактора. В реакторах РБМК ИО располагаются в сухих каналах, герметизированных относительно теплоносителя. Охлаждаются они газом (гелий, азот) под небольшим давлением.

В ВВЭР ИО перемещаются непосредственно в теплоносителе.

К онструктивное вытеснение ТВЭЛов:

При перемещении такой кассеты часть топлива выведена за пределы активной зоны. Основным недостатком такой конструкции является большой вес (200 – 300 кг) и большие тяговые усилия приводов. Также требуется расстояние под активной зоной.

КОНСТРУКЦИЯ РО:

П рименяются стержни различных сечений, которые располагаются или внутри топливной кассеты, или снаружи.

В реакторах ВВЭР-440 поглащающие стрержни располагаются между топливными кассетами шестигранной или четырехгранной формы.

Применение стержней, расположенных между топливными кассетами, приводит к ухудшению нейтронного поля внутри реактора, поскольку в местах их расположения оно резко падает.

Л учший результат дает применение кластеров (тонких поглащающих элементов), которые расположены внутри топливной кассеты и перемещаются одним приводом. В случае большого числа кассет с кластерами неравномерность поля реактора получается значительно меньше, так как уменьшается масштаб возмущений. В кассете вместо части ТВЭЛов проходят кластеры.

Конструкция ИО и их приводов д. удовлетворять треб-ям яд. безопасности, т. е. исключать возм-сть неконтролир. разгона р-ра. Д. быть исключена возможность ввода положительной реактивности с помощью регулирующих или компенсирующих ИО; если органы аварийной защиты не взведены, то положительной реактивности вносить нельзя.

Скорость введения полож. р-сти ИО при его движ. с макс. скоростью не д. превыш. в сек. Если же она превышает , то при ручн. упр-ии введение доп. р-сти д. б. пошаговым с величиной шага не более . Шаговое движение уменьшает вероятность ввода избыточной реактивности.