21. Объяснить, что такое температурный и мощностной эффект реактивності

Мощностно́й коэффицие́нт реакти́вности — величина, характеризующая изменение реактивности ядерного реактора, вызванное изменением мощности.

Изменение реактивности может происходить из-за изменения температуры различных материалов (температурный коэффициент реактивности), из-за изменения содержания пара в теплоносителе (паровой коэффициент реактивности) и других процессов. Некоторые из них протекают медленно, поэтому для определения мощностного коэффициента важно через какое время после изменения мощности измеряется новая реактивность реактора. Различаютполный мощностной коэффициент, измеренный после того, как все долговременные процессы завершились и быстрый мощностной коэффициент, учитывающий лишь те процессы, которые протекают достаточно быстро (за время, сравнимое со временем реакции системы управления и операторов).

Температурный коэффициент реактивности

характеристика ядерного реактора, отражающая количественное соотношение между изменениями реактивности и температуры в основных компонентах активной зоны реактора. Различают температурные коэффициенты реактивности ядерного топлива, теплоносителя, замедлителя. Положительный коэффициент подразумевает, что в случае увеличения температуры растет и реактивность, приводящая к увеличению мощности реактора. В случае отрицательного коэффициента реактивность падает с ростом температуры, следствием чего является снижение мощности реактора. 

22. Объяснить, что такое кампания реактора

Кампания ядерного реактора — время работы реактора с одной и той же загрузкой ядерного топлива.] 

Общие сведения

Когда весь запас реактивности реактора исчерпан, то есть когда компенсирующие стержни заняли свое предельное конечное положение, цепная реакциясама собой прекращается. Она может быть возобновлена только после замены урана в активной зоне. Разумеется, что величину кампании энергетического реактора желательно иметь возможно бо́льшей, поскольку получаемая энергия тем дешевле, чем больше её производится при одной загрузке урана. Однако продолжительность кампании ограничена некоторым минимальным значением критической массы. Часть делящегося материала, составляющая эту критическую массу в конце кампании, из-за прекращения цепной реакции делению не подвергается, выгружается из реактора и в дальнейшем может быть использована только после надлежащей переработки урана, если такая переработка оправдана.

Накопление продуктов деления

Реакторы на естественном уране имеют малый начальный запас реактивности и их кампании обычно определяются этим запасом. В реакторах собогащённым ураном запас реактивности может быть сделан большим. Однако имеется ещё одно ограничение продолжительности кампании реактора, связанное с реакцией материала тепловыделяющих элементов на накопление продуктов деления. В результате деления ядра вместо одного атома образуются два новых, суммарный объём которых примерно в 2 раза больше объёма разделившегося атома, поскольку все атомы имеют примерно одинаковые объёмы. Помимо этого, новые атомы не могут помещаться в узлах кристаллической решётки урана и размещаются в решётке произвольно. Наконец, существенно, что значительная часть продуктов деления — газы. В результате накопление продуктов деления сопровождается появлением внутренних перенапряжений в материале, повышением давления газа, что в конце концов приводит к образованию трещин, вздутий и деформации тепловыделяющих элементов. Срок службы основного оборудования реактора много больше, чем урановых элементов, и последние по завершении кампании должны выгружаться из активной зоны. Однако эта операция становится невозможной в случае их деформации. Кроме того, у повреждённых ТВЭЛов нарушается герметичность покрытия, и радиоактивные газы проникают в теплоноситель. Все это означает, что срок службы урановых блоков в ядерном реакторе должен определяться их стойкостью по отношению к разрушительному воздействию накапливающихся продуктов деления. Соответственно, кампания реактора должна определяться прежде всего указанной стойкостью тепловыделяющих блоков, а начальный запас реактивности должен быть таким, чтобы он полностью истощался к концу срока пребывания урановых блоков в реакторе. В противном случае по окончании кампании из реактора будет выгружаться лишнее количество неиспользованного делящегося материала, что невыгодно.