Способы расчёта отравления реактора Xe135

Для решения эксплуатационных задач (расчёт , расчёт дополнительного энергозапаса, времени допустимой и вынужденной стоянок) надо уметь рассчитывать отравление Xe¹³⁵ в любой момент времени.

Существует 2 способа расчёта отравления Xe¹³⁵:

• по графикам, имеющимся на пульте (примеры приведены в примечаниях);

• по формуле , параметры которой берутся из таблиц.

Расчёт отравления реактора Xe135 по графикам

По графику зависимости стационарного отравления реактора Xe¹³⁵ для различных уровней мощности (см. приложения), зная мощность реактора, можно определить стационарное отравление Xe¹³⁵. Если реактор работал последние 30 часов на различных уровнях мощности, надо использовать среднюю мощность реактора за последние 30 часов работы. Напомним, что стационарное отравление Xe¹³⁵ достигается за 30 часов работы реактора, поэтому для расчётов следует брать среднюю мощность за это время.

При расчёте суммарного отравления реактора Xe¹³⁵ (суммы стационарного отравления и глубины йодной ямы) после остановки реактора, следует пользоваться графиком кривой отравления реактора Xe¹³⁵ после остановки с различных уровней мощности. Зная мощность реактора перед остановкой, выбираем по ней подходящую кривую и определяем изменение ρ_Xe после остановки реактора. Если реактор перед остановкой работал на различных уровнях мощности, следует использовать среднюю мощность реактора за 30 часов работы перед остановкой.

Изменение ρ_Xe на графиках стационарного отравления и йодной ямы даны в %%.

Недостатком графического способа расчёта является низкая точность и отсутствие учёта изменений свойств реактора вследствие энерговыработки.

Расчёт отравления реактора Xe135 по формуле

Зная энерговыработку, среднюю мощность реактора за последние 30 часов его работы и время, прошедшее после остановки реактора, можно определить суммарное отравление реактора Xe¹³⁵ по следующей формуле:

, где

• Δt — время после остановки реактора;

• B, D, ,  — параметры из соответствующих таблиц.

Подставив в формулу Δt, равное 0, получим стационарное отравление реактора в настоящий момент при работе реактора на мощности. При этом параметры и равны 1 и формула приобретает упрощённый вид:

Изменение ρ_Xe отрицательно или равно нулю.

Беря значения параметров B, D, , из соответствующих таблиц, следует интерполировать их величины для промежуточных значений энерговыработки, мощности и времени, не округляя их. Можно округлить до нужной точности только конечный результат.

Изменение ρ_Xe, рассчитанное по формуле , дано в абсолютных единицах и должно быть переведено в %%.

Стационарное отравление реактора Sm149

Шлак Sm¹⁴⁹ имеет сечение захвата σ_а = 5 * 10⁴ барн, что в сотни раз больше средних значений сечений захвата шлаков. Поэтому Sm¹⁴⁹ называют отравителем реактора, потому что он снижает ρ_зап реактора значительно сильнее остальных шлаков.

В работающем реакторе протекают два процесса с участием Sm¹⁴⁹, пропорциональных мощности реактора:

• накопление Sm¹⁴⁹ (стабильный изотоп)из Pm¹⁴⁹;

• расстрел Sm¹⁴⁹ нейтронами с превращением его в шлак Sm¹⁵⁰.

Эти процессы можно проиллюстрировать следующими уравнениями:

U²³⁵ (n, γ) ₆₀Nd¹⁴⁹ (β^- c T_1/2 = 1.8 час) ₆₁Pm¹⁴⁹ (β^- c T_1/2 = 53 час) Sm¹⁴⁹

Sm¹⁴⁹ (n, γ) Sm¹⁵⁰

Эти два взаимно противоположных процесса приводят к тому, что концентрация Sm¹⁴⁹ стремится к равновесной, когда прибыль Sm¹⁴⁹ сравняется с его убылью. Равновесие наступает при энерговыработке, большей чем 40 000 МВт * час, и не зависит от мощности реактора.

Уменьшение ρ_зап вследствие стационарного отравления Sm149 пропорционально его концентрации в активной зоне и всегда отрицательно (равно нулю только в первый момент кампании).

Уменьшение ρ_зап вследствие накопления Sm¹⁴⁹ при работе реактора на мощности называют стационарным отравлением реактора Sm¹⁴⁹ — ρ_0Sm.

Стационарное отравление Sm¹⁴⁹ компенсируется сверхкритической загрузкой топлива.

Зависимость ρ_0Sm от энерговыработки приведена на рисунке:

Стационарное отравление Sm¹⁴⁹ влияет на:

• критическое положение компенсирующих решёток;

• на дополнительный энергозапас.

Стационарное отравление Sm¹⁴⁹ гораздо слабее отравления Xe¹³⁵.