Барометрический эффект реактивности

Этот эффект имеет место в реакторах с газовым теплоносителем, т.е. со сжимаемой средой. Количественно этот эффект определяется с помощью барометрического коэффициента реактивности:

,

Он не значителен, т.к. реактор с газовым теплоносителем использует замедлитель – графит.

Паровой эффект реактивности

Имеет место в реакторах, в которых в качестве теплоносителя используется вода – кипящая вода. Количественно этот эффект определяется с помощью парового коэффициента реактивности:

∂ ρ

∂ γ

Природа этого эффекта достаточно сложна и определяется не только паросодержанием в активной зоне, но и её конструктивными особенностями.

В проекте в реакторе РБМК – 1000 паровой эффект реактивности был отрицательным ( рис. 29 кривая 1), а в действительности этот коэффициент положительный (кривая 2).

Отравление реактора

Эффект реактивности, связанный с отравлением объясняется тем, что при работе реактора образуются изотопы, поглощающие нейтроны. Эти изотопы названы отравителями, из которых в особую группу выделяют Хе-135 и Sm-149. Различают равновесное отравление и переотравление.

При равновесном отравлении концентрация отравителей в начале возрастает, а затем принимает постоянное значение, что имеет место при работе реактора. При равновесном отравлении скорость образования отравителя равна скорости их выгорания.

Из эффектов переотравления различают:

1. Переотравление Хе-135, который называют йодной ямой.

2. Переотравление Sm-149 (прометиевая яма) происходит в остановленном реакторе.

Йодная яма

В остановленном реакторе в начальный момент времени имеется ≈ 5 % Хе-135, а остальные 95 % образуются по цепочке:

β - β- β - β -

2мин 9,7ч 13,6ч 2 * 10 ⁶лет

Из цепочки распада видно, что источник Хе-135 йод, что и объясняет термин «йодная яма». Первые часы после остановки реактора активность ядер йода больше, чем Хе. λ – постоянная распада

> , поэтому концентрация Хе в активной зоне возрастает, а поэтому

реактивность снижается (рис.30):

Примерно через 10-12 ч после остановки активность йода становится меньше активности ксенона из-за снижения концентрации йода, из-за распада и концентрация Хе с течением времени уменьшается, а реактивность возрастает. Поэтому, если не предусмотреть запас реактивности на йодную яму, то реактор нельзя будет запустить через 10-12 ч после его остановок и даже больше и необходимо будет выждать время, в течение которого произойдёт распад Хе.

Кроме этого отравление ухудшает саморегулируемость реактора. Так, например, если мощность реактора возрастёт из-за нарушения баланса расход-тепло, то увеличится нейтронный роток, а вследствие этого скорость выгорания Хе-135, поэтому концентрация Хе уменьшится, а мощность станет ещё больше. И наоборот, если мощность уменьшится, то нейтронный поток станет меньше, скорость выгорания Хе-135 уменьшится, т.к. меньше нейтронов будет поглощаться Хе-135, концентрация Хе увеличится, а мощность ещё больше уменьшится.