Эффекты реактивности

Температурный эффект реактивности.

Состоит из 2-х - плотностной + мощностной:

_  _  _ _  _  - TKP(1/C);

_  _t  _  _  _  - (1/MBт);

_t  _ВОДЫ  _ВОДЫ   _ВОДЫ   _n   _f    

- плотностной определяется изменением плотности замед­лителя (длина пробега в замедлителе и поглотителе). (При нагреве воды с 20 до 300 плотность  на  20%).

_ТН  _ВОДЫ   С_БОР   .

- мощностной определяется  урана и наличия в нём изо­топа ²³⁸U, в котором в результате Доплер-эффекта при ­ ,  поглощение нейтронов. Чем  топлива и  обога­щение U ( т.е. > ²³⁸U), тем  мощностной эффект. Для UO₂ (низкая теплопроводность) эффект существенный.

Доплер-эффект: c  увеличивается вероятность резонансного захвата n при определённой (резонансной) скорости n, при этом захват n происходит без деления.

135Хе, йодная яма.

¹³⁵Хе образуется:

 непосред­ственно из ²³⁵U в виде осколка деления;

²³⁵U  (n,f) 0,3%  ¹³⁵ Хе;

 вследствие радиоактивного распада ¹³⁵J;

²³⁵U  (n,f), 5,6%  ¹³⁵Te  ^- (0,3 мин) ¹³⁵J  ^-(6,7 час)  ¹³⁵Хе ^- (9,2 час)  ¹³⁵Cs(шлак)

Наряду с накоплением ядер ¹³⁵Хе идут процессы, веду­щие к их уменьшению: р/а распад ¹³⁵Хе в ¹³⁶Cs и превраще­ние в новый изотоп ¹³⁶Хе при радиационном поглоще­нии n^-. Последний процесс называют выгоранием. ¹³⁶Хе по своей способности поглощать n^- относится к шлакам. В связи с тем что ¹³⁵Те имеет период полураспада 0,3 мин, практиче­с­ки можно считать, что при делении ядер ²³⁵U образуется непосредствен­но ¹³⁵J.

При работе на стационарном уровне  устанавливается равновесная концентрация ядер ¹³⁵J и ¹³⁵Хе. (Равновесная – скорость образования = скорости выгорания)

Временем установления равновесной концентрации J и Xe можно считать время, когда их концентрация достигает уровня, отличного от равновесного на 510%. Отравление ЯР ¹³⁵Хе идет со скоростью, определяемой периодом полу­распада ¹³⁵J(T_1/2 = 6,7 ч), то стационарное отравление ¹³⁵Хе достигается при работе на стационарном уровне ч/з 3040ч.

Стационарное отравление _oXE – зависит от:

_РУ (т.е. от потока n^-) (,  _oXE); обогащения то­плива ( обогащение,  _oXE), обогащение в свою очередь зависит от компании; от сечения поглощения Xe, которое зависит от . (,  сечение…).

При потоках тепловых n^- _ТН  10¹² н/см² (т.е. при малой ) равновесная концентрация Xe пропорциональна _ТН, при _ТН  10¹⁴ н/см² равновесная концентрация Xe дос­тигнет своего предельного значения и будет зависеть только от обогащения. (При обогащении = 3%, в конце ком­пании равновесная концентрация - _Xe  4,8%).

Оценивать отравление в любой момент необходимо для:

определения крит. положения ОР СУЗ перед пуском РУ;

расчёта дополнительного энергозапаса в случае работы на пониженном уровне , (при продлении компании);

оценки поведения ОР после вывода РУ на .

Нестационарное отравление ЯР Хе. Йодная яма.

При _РУ нарушается уста­новившееся равновесие между ¹³⁵J и ¹³⁵Хе, что особенно при больших изменениях, например при A3 на большой . В этом случае прекраща­ется приток J, и его количество непрерывно  за счет р/а распада с периодом T_1/2 = 6,7 ч. Резкое  плотности n^- потока () приводит к прекращению захвата яд­рами ¹³⁵Хе нейтронов, а его образование из ¹³⁵J, количество которого в первоначальный момент определяется прежним уровнем , не меняется, в связи с чем количество ¹³⁵Хе временно , так как T_1/2 (J) = 6,7 ч меньше T_1/2(Xe) = 9,2 ч.

По мере изменения концентрации ¹³⁵Хе будет меняться ко­личество n^-, которые могут поглотиться в нем, а , будут меняться . Зависимость  от времени после ос­танова име­ет противоположный характер - спад с после­дующим подъемом. Профиль , связанный с более высо­кой, чем у Xe, скоростью распада J и напоминающий яму, называют йодная яма (или ксе­ноновая)  для явления отравления ЯР после ос­танова. В какой-то момент времени количество ¹³⁵J  на­столько, что приток ¹³⁵Хе из ¹³⁵J не сможет скомпенсировать распад ¹³⁵Хе, и с этого момента количество последнего будет . Примерно ч/з трое суток после оста­нова запас  возвраща­ется к своему первоначаль­ному значению, так как весь J и Xe распадаются. Этот процесс носит название разотрав­ление ЯР, и начинается он с момента, ког­да йодная яма имеет max значение. Max  работающего и остановлен­ного ЯР, вызванная по­глощением n^- Xe, образую­щимся из распадающегося йода после останова, называ­ется глубиной йодной ямы.

Если оставшийся запас  при останове  глубины йод­ной ямы, то в течение некоторого времени ЯР невозможно вновь вывести на . Это время вынужденной сто­янки. Промежуток времени, в течение которого еще можно пу­с­тить ЯР, называют временем допустимой стоянки (или оперативное время). Про­межуток времени, в течение кото­рого запас  будет  значения, которое было на момент ос­танова, называется временем йодной ямы.

Глубина и время йодной ямы тем , чем с большей  ос­танавливается ЯР или чем больше диапазон изменения . Разотравление ЯР, следующее непосредственно за йодной ямой, ведет к высвобождению , равной разности значений стационарного отравления для обеих мощностей.

_oXE – стационарное отравление, или потеря  при дости­жении равновесного отравления.

Глубина йодной ямы зависит от:  до остановки, (, >  _И.Я);   (, “глубже” яма, т.е. >  _И.Я.);

Время () вынужденной стоянки зависит: _ЗАП в момент остановки,  () в конце компании; глубины и длительно­сти йодной ямы (т.е.  и ); времени работы на этой , (< 40 часов - не достигли стационарного отравления).

Графики нестационарного отравления нужны для: оценки возможности маневрирования, особенно если мало _ЗАП (в конце компании); расчёта критического положения ОР при пуске вскоре после останова; выбора режима , чтобы из­бежать вынужденной стоянки при кратковременном оста­нове; определения допустимой и вынужденной стоянок при попадании в йодную яму; оценки частичного или полного использования _ЗАП на йодную яму для получения дополни­тельного энергозапаса в конце компании.

Период ксеноновых колебаний – 610 часов.

¹⁴⁹Sm

Самарий накапливается только при делении ²³⁵U:

²³⁵U (n,f) 1,3%  ¹⁴⁹Nd  ^-(2 часа) ¹⁴⁹Pm^-(53,1 час)

¹⁴⁹Sm (шлак).

При работе на  концентрация ядер ¹⁴⁹Sm стре­мится к равновесной, и она непосредст­венно не зависит от , , от . Однако  определяет время достижения равновесной концентрации ¹⁴⁹Sm. , обусловлен­ное накоплением ¹⁴⁹Sm до равновесной концентрации, называют стацио­нарным от­равлением ЯР самарием - _Sm, (для ВВЭР-440 _Sm 0,82%, наступает через  30 суток).

По аналогии с йодной ямой имеется общепринятое наз­ва­ние "прометиевая яма" или прометиевый провал. Наи­большая глубина прометиевого провала достигается при сбросе  со 100 % до 0, при этом полное превращение об­разовавшегося проме­тия в Sm происходит  за 45 периодов полураспада ¹⁴⁹Pm (54 ч), т. е. за 1015 суток по­сле останова. ¹⁴⁹Sm стабилен, поэтому при  = 0, количе­ство ядер Sm остается постоянным. При определении про­метиевой ямы, в случае, если ЯР в течении 1015 суток не работал на стационарном уровне, следует исходить из  средней, за по­следние 15 суток работы.

С  наблюдается самариевый выбег (), который объясняется изменением скорос­ти выжигания Sm нейтро­нами и скорости его накопления. Для ВВЭР-440 max сама­риевый выбег  0,25 % и достигается при­близительно за 5 ч после  с 0 до 100 %, при этом предполагается, что ЯР стоял 15 суток и концентрация Sm была постоянной.