Замедлителем

В названии раздела мы указали «твердый замедлитель»; для промышленных реакторов это означает графит, однако существуют и исследовательские реакторы, в которых может использоваться бериллий, полиэтилен и т.п. вещества.

Ситуация с плотностным- паровым эффектом в уран –графитовых реакторах и, в частности, РБМК, в каком-то смысле зеркальна ситуации с ВВЭР. Если в реакторах ВВЭР (BWR) практически весь эффект реактивности заключен в резонансной области (за исключением слишком замедленных решеток), то в реакторах с твердым замедлителем большая часть эффекта проявляется в тепловой области энергий. Действительно, поскольку замедлитель - твердое вещество и не меняет своей плотности, то его замедляющая способность в формуле (6) с изменением температуры остается почти постоянной, хотя необходимо учитывать изменения замедляющей способности пароводяной смеси в канале. То есть в резонансной области мы по-прежнему имеем доплеровский эффект (ДКР) на топливе и ограниченный эффект снижения замедляющей способности за счет увеличения доли пара. Ситуация может измениться, если, как предлагают, у блоков графита будут срезаны углы, и вклад в замедляющую способность графитовых блоков станет меньше вклада пароводяной смеси.

Более значительное (или практически все) изменение баланса нейтронов происходит в тепловой области. Рассмотрим сначала общее объяснение. Процессы в тепловой области энергий описываются двумя коэффициентами формулы четырех сомножителей - это q (вероятность поглощения в топливе) и n_а (число вторичных нейтронов на одно поглощение в топливе). В общем случае наличия урана, воды, графита, плутония, ОР СУЗ, ксенона и т.п. q может быть выражена как и в (6):

. (15)

При этом в макроскопическое сечение входит и плотность вещества g, поскольку S_а =r*s_а, где r -ядерная концентрация, пропорциональная r= С*g. Соотношение (15) можно также записать как

. (16)

Отметим особенности, которые имеются в (15) и (16).

В простейшем случае мы можем пренебречь всеми вкладами кроме воды, q=1/(1+ q_H2O). Из любой формы записи (15), (16) видно, что при уменьшении плотности или количества воды (т.е. вредного поглощения за счет воды) коэффициент q всегда возрастает, значит, в любом реакторе уменьшение количества воды обязательно приводит к положительному вкладу в реактивность за счет тепловой области. Снова полагая g(Т)= g₀ *(1-КТ), аналитически можем выразить вклады в реактивность в тепловой области как

; (17а)

соответственно вклад в коэффициент реактивности

. (17б)

То есть рост реактивности за счет тепловой области, подчеркнем, в простейшем случае урана и воды (т.е. для реакторов типа ВВЭР- BWR) будет иметь место и будет пропорционален К*(1+KT).