19. Температурный коэффициент реактивности

Изменение температуры приводит к изменению коэффициента реактивности по двум главным причинам:

Изменение температуры приводит к изменению нейтронного газа, а значит, к изменению средней энергии нейтронов. Сечение взаимодействия зависит от энергии нейтронов, а поэтому от температуры среды.

Изменение температуры приводит к изменению плотности ядер среды. Все характеристики ядерного горючего выражаются через Σ=Nσ.

Вводят температурный коэффициент реактивности. Это относительное изменение коэффициента размножения при изменении температуры на 1 градус.

В зависимости от компоновки и состава активной зоны α может быть положительным и отрицательным. При положительных α увеличение температуры будет приводить к увеличению радиоактивности, что вызовет увеличение потока нейтронов, возрастет мощность, повысится температура. Работа реактора при положительном коэффициенте реактивности получится неустойчивой. Колебания температуры приводят к увеличению мощности. Реактор может пойти в разгон. Если α отрицательно, то повышение температуры приведет к уменьшению радиоактивности, к понижению мощности, к понижению температуры, т. е. при отрицательных α реактор становится саморегулирующимся. Температура должна понижаться до уровня соответствующего критическому состоянию. При проектировании стремятся к тому, чтобы α было отрицательным. Необходимо пользоваться условием критичности и смотреть, отчего будет зависеть производная.

В любой из компонентов определяющих коэффициент размножения входит N. Плотность войдет в числитель и в делитель. В тепловой области энергий.

Зависимость К_∞ от температуры будет слабая, можно сказать, что К_∞ от температуры не зависит. Площадь миграции в основном определяется процессом замедления. Процесс замедления не зависит от температуры среды. Площадь миграции

Изменениями L² от температуры мы можем пренебречь. Площадь миграции будет зависеть от температуры только через зависимости N от температуры.

N_V – остается постоянной.

 - коэффициент теплового расширения среды из которой состоит АЗ.

Для вычисления производной от геометрического параметра возьмем простейший случай реактор в виде сферы.

Член, связанный с площадью миграции, а другой член положительный вклад, поэтому α отрицательно.

Какой вклад дает температура при выходе реактора на мощность?

Для уран-водных реакторов нужно иметь такой запас реактивности, чтобы выйти на заданную мощность. Особенно большим α является для водно-водяных кипящих реакторов. Отсюда вытекают трудности, нужен большой запас реактивности реактора. Следить за таким реактором сложно.

1. Измерение запаса горючего по мере выгорания горючего

Чтобы запустить реактор, выйти на мощность нужно иметь запас реактивности, т. е. К_эфф1,3. По мере работы реактор отравляется. За 20 часов будет израсходован запас реактивности 0.05, затем шлакование из-за 1 группы шлаков. Постепенно будут сказываться шлаки 2 и 3 групп, а также выгорание топлива.

Рис. 18.1.1.

При Z=0,8 наступает полное использование радиоактивности, реактор останавливается.

Z = _f5t = 1

 = 10¹⁴