Плотностной температурный коэффициент реактивности

(ПТКР)

Плотностной температурный коэффициент вычисляется при постоянных микроскопических эффективных сечениях и размерах реактора и описывает зависимость реактивности от плотности ма­териалов активной зоны и учитывает только изменение числа ядер в единице объема.

При разогреве от 20 до 300°С изменение в e не более 1%.

С увеличением температуры замедлителя, во-первых, увели­чивается вероятность для замедляющихся нейтронов испытать столкновение с ядрами топлива и, во-вторых, возрастает роль вза­имного замедления блоков.

Согласно , j обратно пропорционально уран-водному отношению и Т_ср

Обе причины играют тем большую роль, чем теснее решетка, причем первая из них более существенна..

Таким образом,

В результате повышения температуры увеличивается уран-водное отношение , относительное поглощение в H₂O уменьшается и коэффициент использования тепловых нейтронов увеличивается. Следовательно,

Основное влияние на форму кривой ТЭР оказывает температурная зависимость произведения jq.

Так как прямопропорциональна Т_ср то вид функции q и j такой же, как

Рис.2. 6. Зависимость от уран-водного отношения

Если состав и геометрия ТВС остаются неизменными, а получения того или иного типа кривой ТЭР варьируется только шаг решетки ТВС, то есть диаметр эквивалентной ячейки ти₀,

а) для получения кривых ТЭР (рис.2. 4) типа 1 или 2 нужно выбрать такой шаг ТВС, чтобы в холодном состоянии уран-водное от­ношение было меньше оптимального (<0,2), а после разогрева до рабочего уровня больше оптимального;

б) для получения кривой 3 нужно выбрать шаг ТВС, чтобы в холод­ном состоянии уран-водное отношение > оптимальному.

Рассмотрим конкретный пример для реактора ВВЭР-440.

При повышении температуры теплоносителя водо-урановое отношение уменьшается, при этом коэффициент размножения нейт­ронов может или увеличиваться, или уменьшаться в зависимости от диапазона изменения водо-уранового отношения (рис.2.6 кривая /). Если значения водо-уранового отношения при разогреве реактора лежат в диапазоне АС, то коэффициент размножения уменьшается с В до В, а если в диапазоне А'С'-увеличивается с В' до D’. Для обес­печения безопасной работы и саморегулируемости ВВЭР уменьше­ние выбранного водо-уранового отношения при разогреве актив­ной зоны должно сопровождаться уменьшением К_эфф, т.е. значение водо-уранового отношения должно лежать в области отрица­тельного температурного коэффициента реактивности.

При наличии борной кислоты в теплоносителе характер зави­симости К_эфф от водо-уранового отношения меняется, а именно, максимальное значение К_эфф смещается в сторону меньших значений водо-уранового отношения и при определенной концентрации борной кислоты выбранный рабочий диапазон изменений этого от­ношения может перейти в область положительного температурного коэффициента реактивности. Кривая II на рис.2.7 качественно ил­люстрирует этот эффект. Если при отсутствии борной кислоты с уменьшением водо-уранового отношения от А к С К_эфф уменьшает­ся от В к D, то при наличии борной кислоты в воде коэффициент реактивности увеличивается от В" к D".

Рис.2.7. Зависимость коэффициента размножения нейтронов от во­до-уранового отношения топливной решетки: 1-область отрица­тельного коэффициента реактивности; 2-область положительного температурного коэффициента реактивности; кривая /-для чистого теплоносителя; кривая //-для теплоносителя с борной кислотой.

Таким образом, водо-урановое отношение для активной зоны ВВЭР выбирают из условия обеспечения устойчивого уменьшения К_эфф при увеличении температуры воды во всех эксплуатационных режимах.