15.2. Энерговыработка реактора (w).

Величиной энерговыработки реактора в рассматриваемый момент кампании принято называть полное количество энергии, выработанное реактором с момента начала кампании его активной зоны.

Если реактор работает на постоянном уровне мощности N_p определённое время t, то ясно, что за это время он выработает W = N_p t единиц энергии.

Если реактор работает на разных постоянных уровнях мощности (N_pi) различные отрезки времени (t_i) (профессионалы говорят: работает в “рваном режиме”), то приращение величины энерговыработки, очевидно, составит: _n

DW = N_p1 t₁ + N_p2 t₂ + N_p3 t₃ + ... + N_pn t_n = S N_pi t_i (15.2.1)

ⁱ⁼¹

Величину энерговыработки реактора на АЭС измеряют во внесистемных единицах - МВт^.час, МВт^.сутки, или ГВт^.сутки, (если речь идёт о больших энерговыработках).

Энерговыработка - величина аддитивная, то есть величина энерговыработки в какой-то момент кампании t₂ всегда является суммой энерговыработки в предыдущий момент t₁ и приращения энерговыработки реактора за промежуток времени его работы от t₁ до t₂:

W(t₂) = W(t₁) + DW(t₁®t₂) (15.2.2)

В самом общем случае произвольных непрерывных во времени изменений мощности реактора Np(t) величина энерговыработки должна находиться как интеграл:

_t

W(t) = ò N_p(t) dt (15.2.3)

⁰

На АЭС величины энерговыработки реактора непрерывно высчитываются автоматическими интеграторами по данным, поступающим от системы внутриреакторного контроля.

15.3. Потери запаса реактивности с выгоранием топлива.

С учётом того, что величина произведения N_pt = W, вид решения уравнения выгорания становится более простым и общим:

N₅(t) = N_5o - (s_a⁵/C_N) W , (15.3.1)

то есть теперь уменьшение концентрации топлива в процессе кампании активной зоны можно на графике отразить не семейством прямых, а одной прямой:

Рис.15.2. Линейный характер уменьшения концентрации ²³⁵U с энерговыработкой реактора.

Но так как величина концентрации N₅(t) пропорционально связана с величиной коэффициента использования тепловых нейтронов q(t), который даёт пропорциональный вклад в величину эффективного коэффициента размножения нейтронов в реакторе k_э(t), который практически пропорционально связан с величиной реактивности реактора r (в области небольших реактивностей), то получается, что величина потерь реактивности, обусловленных выгоранием топлива, практически отслеживает величину уменьшающейся концентрации топлива в процессе кампании. Поэтому график потерь запаса реактивности за счёт выгорания топлива в зависимости от энерговыработки реактора оказывается столь же однозначным и линейным, как и график изменения самой концентрации ²³⁵U:

Рис.15.2. Характер нарастания потерь реактивности в процессе кампании реактора за счёт

выгорания основного топлива (²³⁵U).

Таким образом, основной для оператора практический вывод из сказанного по поводу выгорания состоит в том, что потери реактивности (запаса реактивности) с выгоранием топлива в процессе кампании прямо пропорциональны величине энерговыработки реактора. И хотя здесь был рассмотрен самый простой случай, в котором закономерность процесса выгорания иллюстрировалась на примере выгорания только одного урана-235, линейный характер выгорания в зависимости от величины энерговыработки реактора свойственен и для реального многокомпонентного топлива энергетического реактора в произвольный период кампании (то есть с учётом выгорания и ²³⁸U, и ²³⁹Pu, и ²⁴¹Pu).