Расчёт критического положения Характеристика методики расчёта критического положения

Активная зона реактора является зоной протекания и управления цепной ядерной реакции. Конструкция активной зоны как раз и определяется тем, чтобы в ней цепная ядерная реакция происходить могла и при этом являлась управляемой. Важнейшими характеристиками активной зоны являются коэффициент размножения нейтронов и реактивность (запас реактивности). Зная, как реактивность зависит от положения органов регулирования ядерной реакцией, можно определить их критическое положение.

Условия протекания и управления цепной ядерной реакцией зависят от огромного множества других параметров, определяются предварительными расчётами, пробами на опытных образцах и во время загрузки активной зоны топливом. При этом условия протекания и управления ЦЯРД изменяются во времени под воздействием физических процессов, протекающих в активной зоне.

В реальной обстановке многие параметры, определяющие свойства активной зоны, оператору неизвестны, да и вести по ним расчёт критического положения органов регулирования ЦЯРД на практике невозможно.

Поэтому используется способ расчёта критического положения по отклонению его от предыдущего критического положения, проверенного на практике. Первое значение критического положения определяется при загрузке активной зоны и физическом пуске реактора. При каждом последующем пуске рассчитывается и уточняется новое критическое положение, учитывающее отклонение теперешнего критического положения от предыдущего, произошедшее за счёт влияния физических процессов, протекавших в реакторе.

Такой способ расчёта критического положения органов регулирования можно проиллюстрировать формулой:

, где

•  — рассчитываемое критическое положение органов регулирования;

•  — критическое положение органов регулирования в предыдущем пуске;

•  — изменение критического положения органов регулирования за счёт влияния физических процессов, протекавших в активной зоне между предыдущим и настоящим пуском.

Поскольку положение органов регулирования реактора взаимосвязано с реактивностью реактора, эту формулу можно представить в следующем виде:

, где

•  — запас реактивности, компенсируемый органами регулирования, соответствующий ;

•  — изменение запаса реактивности реактора с момента предыдущего пуска до настоящего момента, обусловленное физическими процессами в реакторе.

Изменение запаса реактивности реактора с момента предыдущего пуска можно представить в виде суммы изменений реактивности реактора, обусловленных разными физическими процессами, протекающими в реакторе:

, где

•  — изменение запаса реактивности в зависимости от энерговыработки (кампании);

•  — изменение запаса реактивности, обусловленное стационарным и нестационарным отравлением Sm;

•  — изменение запаса реактивности, обусловленное отравлением Xe;

•  — изменение запаса реактивности, обусловленное температурным эффектом;

•  — изменение запаса реактивности, обусловленное изменением в положении стержней АР.

Методика расчёта изменения запаса реактивности вследствие отравления Xe и Sm, а также изменения запаса реактивности в зависимости от энерговыработки учитывает ценность запаздывающих нейтронов γ = 1.1 (то есть , , уже умножены на γ).

Методика расчёта изменения запаса реактивности вследствие температурного эффекта и изменения положения стержней АР не учитывает ценности запаздывающих нейтронов γ (то есть и на γ не умножены).

Поэтому, чтобы получить суммарное изменение запаса реактивности без учёта ценности запаздывающих нейтронов, значения , и следует разделить на γ = 1.1, или домножить на (1/γ) = 0.9. Тогда предыдущая формула приобретает вид:

Особое внимание следует обратить на знаки , , , и . Во всех случаях правильный знак изменения запаса реактивности получается, когда из текущего значения запаса реактивности вычитается значение запаса реактивности в предыдущем пуске.

Ошибка в знаке или его слагаемых приводит к следующим последствиям:

• если вместо + взят - : расчётное критическое положение оказывается выше фактического, поэтому при пуске реактора существует опасность неконтролируемого выхода на мощность;

• если вместо - взят + : расчётное критическое положение оказывается ниже фактического, поэтому при пуске реактора критического положения достичь не удастся, что повлечёт за собой необходимость повторного пуска после проверки расчёта и аппаратуры.

Также надо обратить внимание на единицы измерения слагаемых. Величины , , и рассчитываются по графикам и формулам в процентах. Величина , рассчитываемая по формуле , в зависимости от значений B и D, может быть получена как в процентах, так и в абсолютных единицах (и тогда должна быть переведена в проценты). Если значения B и D во всей таблице не превышают 1.0, то ρ_Xe рассчитывается а абсолютных единицах и должно быть пересчитано в проценты. Если значения B и D в таблице превышают 1.0, то ρ_Xe рассчитывается в процентах.

Суммарное изменение запаса реактивности должно быть рассчитано в процентах.