ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЭФФЕКТЫ РЕАКТИВНОСТИ
При работе реактора происходит существенное повышение температуры всех материалов активной зоны, отражателя и корпуса реактора.
При повышении температуры повышается температура нейтронного газа, что приводит к уменьшению сечений поглощения и деления тепловых нейтронов. Повышение температуры приводит к уменьшению их плотности вследствие расширения материалов, что приводит к уменьшению числа ядер в единице объема и, следовательно, к уменьшению макросечений. Повышение Тнг вызывает смещение энергии "сшивки" спектров тепловых и замедляющихся нейтронов в область больших энергий. Сдвиг энергии "сшивки" приводит к уменьшению возраста тепловых нейтронов.
Повышение температуры ядерного горючего приводит к уширению резонансов горючего вследствие теплового движения этих ядер горючего.
Все это приводит к изменению реактивности реактора.
В большинстве случаев температурный эффект - отрицателен, и нагрев реактора сопровождается уменьшением эффективного коэффициента размножения. Это приводит к устойчивой работе реактора. Положительный температурный коэффициент приводит к неустойчивости ввиду того, что в этом случае реактор, находящийся в критическом состоянии, становится надкритическим.
|
|
Распределение температуры по объему реактора изменяется со временем. Однако для многих практических задач с достаточной степенью точности можно считать, что в любой момент времени справедливо установившееся поле температур (квазистационарное приближение).
Рассмотрим понятие температурного эффекта (ТЭР, рt и температурного коэффициента реактивности (ТКР, at).
ТЭР - интегральная характеристика влияния Т на р и представляет собой изменение р при разогреве или расхолаживании реактора в заданном интервале температур. Изменяется в относительных единицах или процентах:
Обычно подразумевается изменение р при разогреве от 20°С до рабочей температуры.
ТКР - дифференциальная характеристика влияния Т на р и представляет собой изменение р при разогреве реактора на 1°С. Измеряется ТКР в 0С и обозначается a
где Тср средне интегральная температура замедлителя
Так как то
Когда Кэфф =1 для практических приложений часто используется удобная зависимость
С эксплуатационной точки зрения rt и аt удобно разделить на две составляющие, медленно изменяющиеся во времени при изменении температуры и режима работы (изотермические) и быстродействующие, отслеживающие изменение мощности (динамические).
Для удобства расчетов целесообразно выделить компоненту температурного эффекта, обусловленную равномерным нагревом реактора внешним теплом или собственным теплом на достаточно малом уровне мощности (~1%Nном):
|
|
Поэтому, изменения эффективного коэффициента размножения DКэфф, обусловленные следующими процессами будут:
а) нагрев реактора до средней температуры теплоносителя:
б) паровой эффект
в) температурный эффект нагрева замедлителя
г) мощностной эффект (эффект Доплера)
Полный температурный эффект равен сумме парциальных эффектов.
Для анализа нестационарных процессов в реакторе необходимо знать температурные и мощностные коэффициенты реактивности, численно равные изменению реактивности при единичном изменении температуры или других отмеченных выше параметров: - Доплеровский ад, К-1 и мощностной аTN, %-1 коэффициенты
где DT- изменение средней температуры топлива при выводе реактора с нулевой на номинальную мощность;
- паровой коэффициент, %пара-1:
Где массовая доля пара в паровой смеси на номинальной мощности %
К рассмотренным эффектам близки по влиянию на нейтронно-физические процессы аварийные эффекты потери теплоносителя.
В общем случае значение ТКР определяется по формуле:
Таким образом, задача сводится к вычислению зависимостей h e j q М2 В2 температуры Т.