Ответы на вопросы ТУР. 1. Реакторные измерения. 2 2 Нейтронные источники. 4

• Название: 1. Реакторные измерения. 2 2 Нейтронные источники. 4
• Анкор: Ответы на вопросы ТУР.docx
• Дата: 13.12.2017
• Размер: 6.93 Mb.
• Имя файла: Ответы на вопросы ТУР.docx
• Тип: Документы; #11333
• страница: 32 из 39

Эффекты реактивности

Изменение температуры активной зоны влечет за собой изменение плотности замедлителя-теплоносителя и всех других компонентов активной зоны, а также ядерных характеристик размножающей среды.

Это влияет на эффективный коэффициент размножения нейтронов, а следовательно, на реактивность.

Изменение реактивности (запаса реактивности), обусловленное изменением температуры всех компонентов активной зоны, называют температурным эффектом реактивности реактора.

В практике эксплуатации реактора этот эффект подразделяют на плотностной и мощностной (эффект Доплера) температурные эффекты.

Температурный эффект может быть и отрицательным, и положительным.

Если при разогреве реактора от холодного состояния до рабочей температуры реактивность его уменьшается, то температурный эффект отрицательный, если увеличивается — положительный.

Сильная зависимость интегрального температурного эффекта реактивности от концентрации бора в теплоносителе обусловлена тем, что основной вклад в соотношение поглощения нейтронов в топливе и поглотителе вносит изменение содержания поглотителя в активной зоне.

С повышением температуры плотность теплоносителя уменьшается, а следовательно, уменьшается и количество ядер бора в единице объема активной зоны.

Бор имеет большое сечение поглощения нейтронов, поэтому, чем больше первоначальная концентрация бора в теплоносителе, тем больше при повышении температуры меняется соотношение поглощений нейтронов в топливе и поглотителе с увеличением поглощения в топливе.

Следовательно, с ростом температуры реактивность будет увеличиваться тем сильнее, чем больше первоначальная массовая концентрация бора.

Изменение реактивности, соответствующее изменению температуры среды на 1 К или 1°С, называется температурным коэффициентом реактивности:
a_t = dp/dt.

Температурный коэффициент реактивности - очень важная характеристика реактора.

Она определяет устойчивость работы реактора:
для обеспечения надежной и устойчивой работы реактор должен иметь в рабочей области температур отрицательный температурный коэффициент реактивности.

Только в этом случае возможно саморегулирование мощности реактора.

Процесс саморегулирования осуществляется следующим образом:

при вводе в реактор положительной реактивности увеличивается мощность и средняя температура теплоносителя первого контура;

увеличение температуры приводит к полной компенсации введенной положительной реактивности;

реактор сам стабилизируется, но на новом, более высоком уровне мощности.

Аналогичный процесс происходит при вводе отрицательной реактивности – реактор сам стабилизируется, но на более низком уровне мощности.

При отрицательном температурном коэффициенте реактивности можно высвободить часть запаса реактивности, если снизить мощность и среднюю рабочую температуру.

Таким образом можно получить дополнительную энерговыработку.

Отрицательный температурный эффект представляет собой как бы скрытый резерв реактивности, который можно использовать в конце кампании для увеличения энергоресурса реактора.

62 Ядерно-физический эффект.

Этот эффект реактивности обусловлен изменением реактивности вследствие изменения ядерных характеристик топлива при изменении температуры, вызванной изменением температуры реактора.

Зависимость реактивности от температуры является самым быстродейествующим фактором, обусловленным в основном эффектом Доплера.

Сущность этого явления заключается в уменьшении высоты и увеличении ширины резонансов сечения поглощения.

Эффект проявляется тем сильнее, чем меньше энергия резонансов и выше температура среды. При увеличении температуры топлива увеличиваются эффективные резонансные интегралы noглощения топливных нуклидов. Вследствие эффекта Доплера меняется значение энергии нейтрона, при которой происходит резонансное поглощение нейтронов.

При рассмотрении системы "нейтрон ядро" cледует принимать во внимание не только энергию нейтрона, но и энергию ядра.

В предположении неподвижного ядра ²³⁸U для резонансного поглощения нейтрон должен обладать энергией Е_п = 6,0 эВ.

Если же среда нагрета, т. е. скорость теплового движении ядер ²³⁸U возрастает (например,
Е_ядра = 0,1 эВ). Для получения резонансного значения энергии при столкновении с ядром, движущимся навстречу нейтрону, последний должен обладать меньшей энергией (5,9 эВ).

При движении в одном направлении резонансный захват произойдет, если нейтрон, обладающий большей энергией (6,1 эВ), нагонит ядро

Суммарная энергия, равная 6,0 эВ, будет иметь, место при соударении нейтрона и ядра, двигающихся по отношению друг к другу под разными углами с энергией нейтронов от 5,9 до 6,1 эВ.

Эффект Доплера наиболее важен в гетерогенных реакторах, где резонансы сечений взаимодействия нейтронов сильно экранированы.