- •Учебное пособие по физике реактора (проект) содержание.
- •1. Основы теории реакторов.
- •1.1. Деление ядер под действием нейтронов.
- •1.1.1. Строение атома. Изотопы.
- •1.1.2. Дефект массы, энергия связи, энергия деления.
- •1.1.3. Радиоактивность.
- •1.1.4. Ядерные реакции. Сечения взаимодействия.
- •1.1.5. Замедление и диффузия нейтронов.
- •1.2 Коэффициент размножения.
- •1.2.1 Коэффициент размножения в бесконечной среде.
- •1.2.2. Коэффициент размножения на быстрых нейтронах .
- •1.2.3. Вероятность избежать резонансного поглощения .
- •1.2.4. Коэффициент использования тепловых нейтронов .
- •1.2.5. Число быстрых нейтронов на один поглощенный тепловой нейтрон.
- •1.2.6. Утечка нейтронов. Коэффициент размножения.
- •1.3. Реактивность.
- •1.4. Регулирование яр.
- •1.4.1. Параметры, определяющие мощность яр и скорость ее изменения.
- •1.4.2. Кинетика реактора с учетом запаздывающих нейтронов. Период реактора.
- •1.4.3. Критичность на мгновенных нейтронах.
- •2. Пространственное распределение энерговыделения в реакторе.
- •2.1. Общие положения.
- •2.2. Макрораспределение энерговыделения.
- •2.3. Микрораспределение энерговыделения.
- •2.4. Коэффициент неравномерности энерговыделения по объему активной зоны.
- •2.5. Система внутриреакторного контроля.
- •3. Эффекты и коэффициенты реактивности.
- •3.1. Температурный эффект реактивности.
- •3.1.1. Плотностной температурный эффект реактивности.
- •3.1.2. Мощностной эффект реактивности.
- •3.2. Барометрический эффект реактивности.
- •3.3. Борный эффект реактивности.
- •3.4. Влияние коэффициентов реактивности на динамику и безопасность реактора.
- •3.5. Выгорание, шлакование и воспроизводство ядерного топлива.
- •3.6. Отравление реактора ксеноном ( Хе-135 ).
- •3.6.1. Стационарное отравление Хе-135.
- •3.6.2. Нестационарное отравление ксеноном.
- •3.7. Отравление реактора самарием ( Sm-149 ).
- •4. Нфх активной зоны ввэр-440.
- •5. Таблица допустимых режимов эксплуатации ру.
- •5.1 Расходы через твс и реактор.
- •5.2. Допустимая мощность.
- •5.3. Допустимые подогревы в центральных и периферийных твс.
- •5.4. Допустимый подогрев теплоносителя на реакторе.
- •5.5. Влияние частоты сети на температуру.
- •6. Вопросы обеспечения ядерной безопасности.
- •6.1. При пуске яр.
- •6.2. При перегрузке и работе с твс.
- •6.3. При хранении и отправке отработанного ядерного топлива.
- •6.4. Характерные моменты обеспечения ядерной безопасности при использовании твс с обогащением 4,4%.
- •7. Конструкция и характеристики активной зоны реактора и ее компонентов.
- •7.1. Корпус реактора.
- •7.2. Верхний блок.
- •7.3. Внутрикорпусные устройства.
- •7.4. Активная зона.
- •8. Некоторые особенности эксплуатации энергоблоков каэс.
- •8.1. Кассеты-экраны блоков 1 и 2.
- •8.2. Топливо обогащением 4,4% на блоке 3.
- •Список литературы
3.7. Отравление реактора самарием ( Sm-149 ).
Другим нуклидом, обуславливающим отравление реактора, является Sm-149. При работе реактора его появление в активной зоне связано с радиоактивным распадом Pm-149 и происходит по следующей схеме:
n,f
U235 Nd149 Pm149 Sm149 , где
p=1,13% 1,73 ч 53,08 ч
Sm-149 - стабильный нуклид.
При поглощении нейтрона он превращается в изотоп Sm-150, который имеет небольшое сечение поглощения нейтронов и может быть отнесен к шлакам. Таким образом, концентрацию ядер Sm-149 в активной зоне определяют два процесса: образование при радиоактивном распаде и исчезновение ядер при радиационном захвате нейтронов.
Поскольку Nd сравнительно быстро превращается в Pm, его не учитывают в динамике процесса отравления Sm.
Снижение реактивности, обусловленное Sm-149 до равновесной концентрации, называют стационарным отравлением реактора самарием. Для ВВЭР-440 стационарное отравление этим нуклидом стSm = 0,82% (см. рис.3.6). Процесс стационарного отравления Sm-149 достаточно длительный, отравление достигается после работы в течение 30 эф.сут.(практически временем установления стационарной концентрации можно считать время, когда концентрация Pm будет отличаться от равновесной на 5-10%. Это соответствует 8-10 сут.).
Скорость достижения стационарного отравления Sm существенно зависит от мощности (в то время как сама величина отравления не зависит от нее) (см. рис. 3.7). Время установления Smст обратно пропорционально мощности, т.е. плотности потока нейтронов Ф. Останов реактора сопровождается нарушением динамического равновесия между скоростями образования Sm-149 из Pm-149 и убыли его за счет радиационного захвата нейтронов. Накопившийся за время работы реактора Pm-149 после останова полностью распадается, превращаясь в Sm-149. Таким образом, концентрация Sm-149 возрастает, а реактивность падает по экспоненциальному закону с периодом полураспада Pm-149. Характер изменения и временная зависимость реактивности аналогичны изменению реактивности при отравлении ксеноном, и по аналогии с йодной ямой имеется общепринятое название "прометиевый провал".
На рис.3.8 отравление Sm-149 изображается семейством кривых. Кривые показывают изменение реактивности в предположении, что перед изменением мощности стационарное отравление реактора Sm-149 уже было достигнуто. Видно, что наибольшая глубина прометиевого провала (~ 0,5% ) достигается при сбросе мощности со 100% N ном. до нуля, при этом полное превращение образовавшегося прометия в самарий происходит примерно за 10- 15 сут. после останова.
С увеличением мощности реактора наблюдается самариевый выбег (увеличение реактивности), который вызван изменением скорости выжигания самария нейтронами и его накопления. Для ВВЭР-440 максимальный самариевый выбег равен 0,25% и достигается ~ за 5 ч после подъема мощности реактора с нуля до 100% (предполагается, что реактор стоял 15 сут. и концентрация самария была постоянной).
Следует также помнить, что т.к. Sm-149 в отличие от Xe-135 стабилен, то разотравления самарием не происходит, и он накапливается после остановки реактора.