44 Мощность, кампания, энергоресурс реактора.

Мощность реактора определяется энерговыделением в единицу вре­мени в его активной зоне. В свою очередь, скорость энерговыделения зависит от числа делений ядер топлива и, следовательно, плотности потока тепловых нейтронов, вызывающих эти деления.

Мощность реактора связана со средней плотностью потока тепловых нейтронов соотношением:

где N — мощность реактора, кВт;

Ф_т — средняя плотность потока тепло­вых нейтронов в топливе, н/(см² -с);

a_f — эффективное сечение деления ^{2 3 5} U, см²;

N⁵ - концентрация ядер ^{2 35} U, см^-1;

V - объем активной зоны, см³.

Кампания реактора — это время, в течение которого активная зона может работать на номинальной мощности с одной и той же загрузкой. Определяется кампания запасом реактивности и кончается при полном удалении из активной зоны борной кислоты, когда цепная реакция пре­кращается.

Способность реактора выработать за время кампании определенное количество энергии характеризует его энергоресурс (энергозапас) - Q_K. Использованную часть энергоресурса называ­ют энерговыработкой реактора.

Если реактор в течение определенного времени работал на различных уровнях мощности, то его энерговыра­ботка Q_выр равна сумме энерговыработок на каждом уровне мощности.

Кампанию и энергоресурс реактора иногда выражают в эффективных сутках, т. е. в сутках работы на номинальной мощности. Одни эффек­тивные сутки для ВВЭР-1000 соответствуют энерговыработке 3000*24 = 72 ГВт*сут. Для перевода энерговыработки в эффективные сутки сле­дует использовать соотношение:

Количество загруженного делящегося топлива в ядерном реакторе при его работе непрерывно уменьшается за счет деления ядер ²³⁵U и радиационного захвата ими нейтронов. Этот процесс называют выго­ранием топлива.

Выгорание связано с энерговыработкой линейной зави­симостью:

m_выг⁵ = 1,23 • N t

где т_выг — масса выгоревшего ²³⁵U, г; 1,23 — расход топлива в грам­мах, соответствующий энерговыработке в 1 МВт•сут, с учетом потерь энергии, радиационного захвата нейтронов и деления ²³⁵U; N — мощность реактора, МВт; t, — время работы реактора на мощности N, сут.

Основная часть расхода топлива определяется количеством разделив­шихся ядер ²³⁵U за определенное время работы реактора на мощности. Масса разделившихся ядер в граммах за время t работы реактора на мощности N, т.е. при энерговыработке Q = Nt, равна

m⁵_дел = 1,05 • Nt = 1,05 Q,

где 1,05 — масса ²³⁵U в граммах, разделившегося при энерговыработ­ке 1 МВт • сут.

В связи с выгоранием ²³⁵U уменьшается к_эф, а следовательно, реак­тивность и запас реактивности. Изменение запаса реактивности за счет выгорания — длительный процесс. Он зависит только от энерговыработки реактора.

Воспроизводство и отравление

При работе ядерного реактора постепенно исчезают ядра загружен­ного топлива и появляются новые. Среди них делящиеся ядра ²³⁹Ри, ²⁴¹Ри. Процесс накопления последних называется воспроизводством делящегося материала.

При делении топлива образуется около 200 нук­лидов — продуктов (осколков) деления.

Некото­рые ядра, образующиеся при делении урана и плутония, имеют большие сечения поглощения тепловых нейтронов.

IIoглощение нейтронов теми из них, сечение поглощения которых очень велико, а концентрация которых сравнительно быстро достигает равновес­ной, называется отравлением реактора.

Основная масса образующихся ядер, называемая шлаками, имеет сечение поглощения тепловых нейтронов не больше, чем сечение деле­ния топлива.

В процессе накопления шлаков (при работе реактора) запас реактивности уменьшается.

Это уменьшение запаса реактивности вследствие поглощения тепловых нейтронов шлаками называется шла­кованием реактора.

Процесс шлакования так же, как и выгорания, мед­ленный, связанный только с кампанией (энергонаработкой) реактора.

При эксплуатации реактора разделить процессы выгорания и шлакова­ния невозможно.