Температурный коэффициент реактивности

Коэффициент реактивности.

На реактивность реактора влияет множество факторов (например, выгорание топлива, температура, давление, «отравление» и пр.).

Для количественного определения эффекта изменение реактивности в зависимости от какого либо параметра используют коэффициент реактивности. Коэффициент реактивности по отношению к некоторому параметру х (температура, давление или плотность) определяется как:

(5.2.1)

Другое определение , которое при близких 1 отличается от первого несущественно.

Эффект реактивности есть полное изменение реактивности при изменении какого-либо параметра х (например, температуры, плотности и др.):

(5.2.2)

Температурный коэффициент реактивности определяется как приращение реактивности, соответствующее изменению температуры среды на 1 °С:

(5.3.1)

Различают несколько температурных коэффициентов реактивности: по топливу, теплоносителю, замедлителю.

Температурный коэффициент реактивности по топливу есть приращение реактивности на изменение температуры топлива на один градус. Он обусловлен, в основном, эффектом Доплеровского расширения резонансных сечений захвата (эффектом Доплера). Это самый «быстрый» эффект реактивности, поскольку изменение мощности реактора практически мгновенно приводит к изменению температуры топлива. Температурный коэффициент реактивности по топливу для реакторов на тепловых нейтронах всегда отрицателен.

Температурный коэффициент реактивности по замедлителю есть приращение реактивности на один градус приращения температуры замедлителя. В реакторах с водяным заменителем определяется, в основном, четырьмя обстоятельствами: изменением с температурой плотности воды; содержанием поглощающих добавок в воде (бора); спектром нейтронов и нуклидным составом топлива.

Температурный коэффициент реактивности по замедлителю может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от вышеназванных обстоятельств. Например, для ВВЭР в начале кампании, при высокой концентрации бора в воде, изменение плотности с повышением ее температуры приводит к увеличению коэффициента замедления () вследствие уменьшения поглощающей способности воды и, следовательно, к увеличению реактивности.

Эффект реактивности по температуре замедлителя в графитовых реакторах положителен и проявляется с запозданием, что объясняется большой постоянной времени по температуре массивной кладки.

С увеличением мощности реактора часть водяного теплоносителя превращается в пар, при этом средняя плотность воды в активной зоне уменьшается. Следствием этого является, как упоминалось в разд. 3.7, уменьшение вероятности избежать резонансного захвата, увеличение коэффициента теплового использования и увеличение утечки. Поэтому изменение плотности воды в активной зоне, связанное с превращением части в пар, ведет к изменению реактивности реактора. Величина, характеризующая этот эффект называется паровым коэффициентом реактивности - . Значение может быть как положительным, так и отрицательным, поскольку зависит от многих факторов, и растет с увеличением выгорания.

Уменьшение масштаба влияния парового эффекта на реактивность реактора можно достичь следующими способами:

1) увеличив долю поглощения нейтронов в топливе, повышая его плотность и обогащение;

2) вводя дополнительные поглотители;

3) увеличив роль воды в замедлении нейтронов, например, путем уменьшения уран-графитового отношения ().

В практике эксплуатации энергетических реакторов широко принято понятие мощностного эффекта реактивности, по которым понимают изменение реактивности на единицу изменения мощности. Мощностной коэффициент суммирует влияние всех температурных эффектов. Однако, как отмечалось выше, разогрев различных элементов активной зоны (топлива, теплоносителя, замедлителя) происходит с разными скоростями.

Поэтому мощностной коэффициент реактивности, являясь интегральным показателем по всем температурным эффектам, не может отображать динамику переходного процесса.

Дата добавления: 2015-06-04