Отражатель ядерного реактора

НЕЙТРОННОЕ ПОЛЕ В РЕАКТОРЕ С ОТРАЖАТЕЛЕМ

- это особая среда, окружающая а.з. ЯР, в силу хороших замедляющих свойств позволяющая: а) снизить утечку тепловых нейтронов из а.з.; б) несколько выровнять нейтронное поле в а.з.; в) снизить критические размеры а.з.

10.1.1 Механизм действия О. Окружение а.з. слоем хорошего замедлителя приводит к тому, что утекающие из а.з. эпитепловые нейтроны, попадая в этот слой,:

а) вследствие большой xS_s О. интенсивно замедляются в нём в ТН, которые из-за малого S _a отражателя накапливаются в нём, образуя «всплеск» Ф_тн; диффузия ТН из области «всплеска» к границе а.з. увеличивает Ф_тн и снижает grad Ф_тн, на границе а.з. а потому  через границу а.з. - уменьшается;

б) увеличение Ф_тн на периферии а.з. при неизменном значении Ф_тн в её центре даёт эффект некоторого выравнивания нейтронного поля от центра к периферии;

в) снижение утечки ТН из а.з. приводит к снижению критических размеров а.з. на некоторую величину 2d_э.

Н

    d_э                         Критический контур а.з.:

Ф_о             d_э                - без отражателя

                                                   - с отражателем

 

0 R      10.1.2 Эффективная добавка (d_э)

    R_аз      d_э                     - это уменьшение критических полуразмеров

    R^’                                       а.з. за счёт применения отражателя.

Если R^’ и Н^’ – экстраполированные крит. размеры а.з. в вакууме (без отражателя), а R_аз и Н_аз – действительные крит. размеры а.з. с применением отражателя, то:

                                                    (10.1)

d_э находят путём решения ВУГ для а.з. без отражателя и с отражателем при общих ГУ на границе а.з. с отражателем ГУ. В итоге получается: ,      (10.2)

где - транспортные макросечения сред отражателя и а.з.; L _o – длина диффузии отражателя, а D_о – толщина отражателя.

*) Функция гиперболического тангенса имеет вид:

 

thx                                                                d_э (D_о)               

                    0.964 Сл-но, зависи-

             0.762                        мость d _э(D_о) будет

                          выглядеть так же:

 

0     1            2         х          0                             L _o               2 L _о            D_o

То есть с ростом толщины отражателя величина d _э возрастает, асимптотически приближаясь к своему теоретическому пределу .                               (10.3)

Эффективная толщина отражателя из данного материала – такая его толщина, при которой отражатель по своим свойствам практически эквивалентен бесконечно толстому отражателю из этого материала.

Из графика d_э (D_о) следует:     D_эф » 2 L_o.                                           (10.4)

Из кинетической теории:    ,                                                  (10.5)

*) Здесь - длина диффузии и возраст тепловых нейтронов в среде а.з. соответственно.

Как правило, основной материал отражателя – тот же, что служит основным замедлителем в а.з. (в ВВЭР – вода).

Но в реальных ВВЭР отражатели не чисто водные, а водно-стальные.

*) Слои нерж. стали в отражателе служат в качестве защиты корпуса ВВЭР от жёсткого g-излучения, снижая величину флюенса на корпус (от кот. зависит степень охрупчивания стали корпуса вследствие радиационного наклёпа).

Величина эффективной добавки при использовании водно-стальных отражателей оценивается по эмпирической формуле ОКБМ:                    (10.6)

10.2 В_г² и поле ТН в гомогенной цилиндрической а.з. с отражателем

Сравним:

- для гомогенной а.з. без отражателя:            - для гомогенной а.з. с отражателем:

         

                             

Вывод: Общий характер распределения Ф _тн  по z и r тот же, что и в цилиндрической гомогенной а.з. без отражателя, но роль длины линейной экстраполяции формально выполняет величина эффективной добавки.