54Xe135 (n, γ) 54Xe136 (шлак)

Эти процессы приводят к тому, что в работающем на постоянном уровне мощности реакторе примерно за 30 час концентрация I¹³⁵ и Xe¹³⁵ достигает равновесного значения, при котором прибыль Xe¹³⁵ сравнивается с его убылью. Эта равновесная концентрация называется стационарным отравлением реактора Xe¹³⁵ — ρ_0Xe. Уменьшение ρ_зап вследствие отравления Xe¹³⁵пропорционально его концентрации в активной зоне.

Уменьшение ρ_зап вследствие накопления Xe¹³⁵ при работе реактора на мощности называют стационарным отравлением реактора Xe¹³⁵ — ρ_0Xe.

Стационарное отравление реактора ρ_0Xe зависит от мощности, на которой работает реактор. Зависимость ρ_0Xe от мощности реактора приведена на рисунке ниже.

Стационарное отравление Xe¹³⁵ компенсируется сверхкритической загрузкой топлива.

Исходя из физической сути стационарного отравления Xe¹³⁵, оно всегда отрицательно или равно нулю.

Стационарное отравление Xe¹³⁵ влияет на:

• критическое положение компенсирующих решёток;

• на дополнительный энергозапас;

• на положение органов регулирования при изменениях мощности.

Порядок расчёта стационарного отравления Xe¹³⁵ будет приведён ниже.

Следующие рисунки иллюстрируют изменение ρ_зап вследствие отравления Xe¹³⁵ при изменениях мощности реактора:

Йодная яма (нестационарное отравление 54Xe135)

После останова реактора нарушается динамическое равновесие процессов образования Xe¹³⁵ и ₅₃I¹³⁵:

• прекращается образование ₅₃I¹³⁵ и расстрел ₅₄Xe¹³⁵ нейтронами с превращением в шлак ₅₄Xe¹³⁶;

• продолжается образование ₅₄Xe¹³⁵ из ₅₃I¹³⁵, накопленного в активной зоне при работе на мощности (Т_1/2 = 6.7 час) и распад ₅₄Xe¹³⁵ и превращение его в шлак ₅₅Cs¹³⁵ (Т_1/2 = 9.2 час).

Накопление Xe¹³⁵ идёт быстрее, чем его распад, поэтому наблюдается временное увеличение концентрации Xe¹³⁵ по сравнению со стационарным отравлением Xe¹³⁵. Такое временное увеличение имеет место, пока не распадётся накопленный I¹³⁵. С уменьшением количества накопленного I¹³⁵ до нуля в конце концов уменьшится до нуля и количество Xe¹³⁵.

Временное уменьшение ρ_зап после остановки реактора вследствие отравления Xe¹³⁵ называют йодной ямой, или нестационарным отравлением Xe¹³⁵ — ρ_Xe.

Нестационарное отравление Xe¹³⁵ компенсируется сверхкритической загрузкой топлива.

Исходя из физической сути йодной ямы, оно всегда отрицательно или равно нулю. Таким образом, сумма стационарного отравления и йодной ямы всегда отрицательна или равна нулю.

Примерно через 8-10 час после остановки реактора йодная яма достигнет самой глубокой точки.

Примерно через 10-20 час после остановки реактора действие йодной ямы прекратится (стационарное отравление сохранится).

Примерно через 72 часа прекратится и йодная яма, и стационарное отравление Xe¹³⁵ — произойдёт полное разотравление реактора по Xe¹³⁵.

Изменения отравления Xe¹³⁵ до и после остановки реактора показано на рисунке:

Время допустимой стоянки — промежуток времени после остановки реактора, в течение которого ещё возможно пустить реактор.

Время вынужденной стоянки — промежуток времени, в течение которого пуск реактора невозможен, то есть уровень отравления Xe¹³⁵ превышает возможности компенсировать его.

Время вынужденной стоянки, время допустимой стоянки, глубина йодной ямы и стационарного отравления Xe¹³⁵ зависит от длительности работы реактора, уровня его мощности и предела компенсации уменьшения ρ.

При изменениях мощности реактора (без его остановки) наблюдаются похожие на йодную яму явления, хотя и не такие значительные.

Отравление реактора Xe¹³⁵ при уменьшении мощности реактора: уменьшается скорость расстрела Xe¹³⁵ нейтронами с превращением последнего в шлак Xe¹³⁶, накопление Xe¹³⁵ из накопленного I¹³⁵ продолжается, накопление I¹³⁵ продолжается с меньшей скоростью. В результате происходит изменение ρ_зап как при йодной яме, только меньшей глубины (см. рис. ниже).

Отравление реактора Xe¹³⁵ при увеличении мощности реактор: увеличивается скорость расстрела Xe¹³⁵ нейтронами с превращением последнего в шлак Xe¹³⁶, накопление Xe¹³⁵ из накопленного I¹³⁵ продолжается, накопление I¹³⁵ продолжается с большей скоростью. В результате происходит временное высвобождение ρ_зап (см. рис. ниже).

Эти изменения легко компенсируются перемещением компенсирующих решёток.