4. Переотравления реактора ксеноном после изменения уровня мощности

В принципе, конечный результат переотравления реактора ксеноном по прошествии достаточно длительного времени после перехода реактора с одного стационарного уровня мощности (N_p1) на другой стационарный уровень мощности (N_p2) мы с нашими знаниями отравления уже способны предсказать. Действительно: если реактор достаточно длительное время (более трёх суток) работал на постоянном уровне мощности N_p1, то это означает, что к исходу третьих суток работы реактор был стационарно отравлен на этом уровне мощности. И если в этот момент реактор переводится на новый уровень мощности N_p2 и работает на этом новом уровне мощности более трёх суток, то к исходу третьих суток работы реактор явно окажется стационарно отравленным на этом новом уровне мощности. Следовательно, для полной ясности о переходном процессе переотравления реактора ксеноном от одного стационарного уровня до другого, нам нужно ответить на вопрос: как и за счёт чего это происходит? Иначе говоря, нас интересует общая закономерность переходного процесса r_Xe(t) именно в эти трое суток после перехода на новый уровень мощности. А эта закономерность качественно зависит от того, на меньший или на более высокий уровень мощности переходит реактор.

19.4.1. Характер переотравления с переходом на более низкий уровень мощности. С переходом на более низкий уровень мощности (Ф₁ ® Ф₂, Ф₁ > Ф₂) дифференциальное уравнение скорости изменения концентрации ксенона имеет вид:

(19.4.1)

где первые два слагаемых представляют собой скорость прибыли ксенона, а вторые два (отрицательные) - скорость убыли ксенона. И если концентрация йода в момент перехода на более низкий уровень мощности остаётся прежней (стационарной на исходном уровне мощности N_p1), то скорость образования ксенона как непосредственного продукта деления (первое положительное слагаемое) - уменьшается во столько раз, во сколько новое значение плотности потока нейтронов Ф₂ меньше старого значения Ф₁; скорость выгорания ксенона s_a^XeN_Xe(t)Ф₂ тоже уменьшается (и во столько же раз), но разница этих скоростей [g_XeS_f⁵ - s_a^XeN_Xe(t)] Ф₂ оказывается величиной положительной, поскольку в условиях стационарного отравления g_XeS_f⁵ > s_a^XeN_Xe^ст всегда, что несложно проверить подстановкой конкретных цифр в это неравенство. Физически это означает, что, несмотря на уменьшение скорости расстрела ксенона нейтронами, скорость его образования в первый период времени после перехода на пониженный уровень мощности остаётся более высокой, чем скорость его убыли, то есть концентрация ксенона в этот начальный период времени будет расти.

Далее, по мере уменьшения скорости образования йода начинает всё более заметно уменьшаться скорость образования из него ксенона, из-за чего уменьшается суммарная скорость образования ксенона и в итоге наступает такой момент t^*, когда скорости образования и убыли ксенона сравниваются, и величина производной dN_Xe/dt становится равной нулю. Это означает, что величина N_xe(t) достигает максимума, после чего dN_Xe/dt становится величиной отрицательной, а функция N_xe(t) - убывающей функцией.

Заметили ли Вы, что здесь были почти повторены те же рассуждения, что и в случае останова реактора?

Итак, закономерностью изменения концентрации ксенона после снижения уровня мощности реактора является первоначальное нарастание концентрации его до некоторого максимального значения и последующее снижение концентрации ксенона до стационарного значения на новом (пониженном) уровне мощности. То есть, если перейти от концентраций ксенона к потерям реактивности за счёт отравления реактора ксеноном, то график переотравления реактора будет иметь вид, показанный на рис.19.8.

_Хе(t)