Материал: Белозеров В.И., Жук М.М., Кузина Ю.А., Терновых М.Ю. Физика и эксплуатационные режимы реактора ВВЭР-1000

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

=2,54, доля запаздывающих нейтронов β = 0,0064 (для 239Pu β =

=0,0021).

Среднее время запаздывания τ равно среднему времени жизни осколков деления – источников запаздывающих нейтронов – 12,4 c.

Время жизни запаздывающих нейтронов после распада осколков деления мало отличается от времени τм. Поэтому запаздываю-

щие нейтроны поглощаются в реакторе через время
τп = τ + τм .	(4.2.9)

Время жизни поколения нейтронов τп равно среднеиу арифметическому от времени жизни (1 – β)ν мгновенных и βν запаздывающих нейтронов:

τ	=	(1−β)ντмβντn	≈ τ	м	+βτ .	(4.2.10)

п		v			n

Принимая τм = 5 10-4 с, βτ = 0,0064 12,4 = 0,08 c, получится ≈0,080 c.

Период реактора при ρ = +0,0025 c становится равным не 0,2, а 32 c, и мощность N(t) возрастает за 1 c только на 3,1 %. При такой скорости нарастания мощности реактор легко поддается автоматическому регулированию.

Необходимо выяснить, в каком интервале реактивности запаздывающие нейтроны в надкритическом реакторе влияют на развитие цепного процесса. После поглощения в активной зоне n нейтронов первого поколения рождается Kэф(1 – β)п мгновенных нейтронов и βKэфn запаздывающих нейтронов второго поколения. Согласно определению:

Kэф = Kэф(1−β) + Kэфβ.

(4.2.11)

Первое слагаемое представляет собой коэффициент размножения мгновенных нейтронов Kм, а второе – запаздывающих нейтронов Kз:

	Kм = Kэф(1−β),	(4.2.12)
	Kз = Kэфβ.	(4.2.12)
	Kз = Kэфβ.

Если Kм < 1, то протекание цепной реакции зависит и от мгновенных, и от запаздывающих нейтронов. В этом случае без делений, вызываемых запаздывающими нейтронами, происходило бы

121

затухание цепной реакции. Если же Kм > 1, то цепная реакция развивается на одних мгновенных нейтронах без помощи запаздывающих. При этом условии время жизни поколения определяется временем жизни мгновенных нейтронов, мощность реактора растет с громадной скоростью и реактор становится неконтролируемым. Реактор с коэффициентом Kм = 1 называют мгновенно критическим. Если Kм = 1 и β << 1:

Kэф

≈1+β; ρ ≈β.

(4.2.13)

−β

Безопасный вывод реакторов на

определенный уровень

мощности

осуществляется для большей на-

дежности с реактивностью ρ << β.

На рис. 4.2 приведены зависи-

мости

изменения мощности

от

времени при положительном и от-

рицательном скачке реактивности.

При

положительном

скачке

(0 < ρ < β) происходит увеличение

Рис. 4.2. Изменение мощности

мощности на мгновенных нейтро-

реактора в надкритическом

нах в течение долей секунды, оп-

и подкритическом состояниях

ределяемых временем жизни мгно-

венных нейтронов. Мощность от

значения N0 увеличивается до N(l) на величину:

N + = N (I ) − N0

(4.2.14)

βэф −ρ

После этого в течение некоторого времени количество запаздывающих нейтронов пзап остается на прежнем уровне, а пмгн увеличивается до нового значения п'мгн. Следовательно, уменьшается эффективная доля запаздывающих нейтронов пзап/п'мгн < пзап/пмгн, и процесс протекает ускоренно до установления постоянного соотношения пзап(t)/пмгн(t) и постоянного установившегося периода раз-

гона:		βэф −ρ
T ≈			τзап .	(4.2.15)
		ρ

	122

В табл. 4.1 приведены численные значения зависимости периода реактора от реактивности и времени жизни мгновенных нейтронов, в табл. 4.2 – численные значения зависимости периода удвоения мощности реактора от реактивности.

Таблица 4.1

Зависимость периода от реактивности и времени жизни мгновенных нейтронов

T, c	T2, с			ρ (дол), при I
T, c	T2, с	10-6, c		10-5, c	10-4, c	10-3, c
		10-6, c		10-5, c	10-4, c	10-3, c
0,1	0,069	0,966		0,980	1,119	2,502
0,2	0,139	0,936		0,943	1,012	1,708
0,4	0,277	0,887		0,891	0,926	1,275
0,6	0,415	0,850		0,852	0,875	1,108
0,8	0,554	0,817		0,819	0,837	1,011
1,0	0,693	0,789		0,791	0,805	0,945
2,0	1,39	0,686		0,687	0,694	0,764
4,0	2,77	0,565		0,566	0,569	0,604
6,0	4,15	0,491		0,491	0,493	0,517
8,0	5,54	0,439		0,439	0,440	0,458
10	6,93	0,399		0,399	0,400	0,414
20	13,9			0,285		0,292
40	27,7			0,190		0,194
60	41,5			0,144		0,147
80	55,4			0,117		0,119
100	69,3			0,099		0,100
200	139			0,0557
400	277		0,0299
600	415		0,0205
800	554		0,0156
1000	693		0,0126
3600	2500		0,0036
6000	4150		0,0022
10000	6930		0,0013
			123

Таблица 4.2

Зависимость периода удвоения от реактивности

T(2), с	ρ0,%	T(2), с	ρ0,%	T(2), с	ρ0,%	T(2), c	ρ0, %	T(2), c	ρ0, %
5	0,293	24	0,133	43	0,091	64	0,067	170	0,030
6	0,271	25	0,129	44	0,089	66	0,066	180	0,028
7	0,254	26	0,126	45	0,087	68	0,064	190	0,027
8	0,239	27	0,123	46	0,086	70	0,063	200	0,026
9	0,226	28	0,120	47	0,085	72	0,061	250	0,021
10	0,215	29	0,118	48	0,083	74	0,060	300	0,018
11	0,205	30	0,115	49	0,082	76	0,059	350	0,015
12	0,196	31	0,113	50	0,081	78	0,057	400	0,014
13	0,188	32	0,110	51	0,080	80	0,056	450	0,012
14	0,181	33	0,108	5 2	0,079	85	0,054	500	0,011
15	0,175	34	0,106	53	0,077	90	0,051	600	0,009
16	0,168	35	0,104	54	0,076	95	0,049	700	0,008
17	0,163	36	0,102	55	0,,075	100	0,047	800	0,007
18	0,158	37	0,100	56	0,074	110	0,043	900	0,0062
19	0,153	38	0,098	57	0,073	120	0,040	1000	0,0056
20	0,148	39	0,097	58	0,072	130	0,038	2500	0,0023
21	0,144	40	0,095	59	0,071	140	0,035	3000	0,0016
22	0,140	41	0,093	60	0,070	150	0,033
23	0,136	42	0,092	62	0,069	160	0,031

Нарушается баланс и при отрицательном скачке ρ, но в этом случае βэф увеличивается, так как пмгн сразу же уменьшается, а пзап некоторое время остаетсяна прежнем уровне. Поэтому при одинаковом по абсолютному значению скачке ρ от нулевого значения, но разного знака (±ρ) снижение Ф происходит медленнее, чем увеличение. При скачке ρ < 0 после снижения мощности на мгновенных нейтронах до уровня N(l) на величину:

N − = N0 − N (I ) = N0				ρ	.	(4.2.16)
N − = N0 − N (I ) = N0			βэф+\| −ρ\|		.	(4.2.16)
			βэф+\| −ρ\|
и ее дальнейший спад происходит примерно с периодом:
T ≈		βэф+\| −ρ\|		τзап ,		(4.2.17)
T ≈		\| ρ\|		τзап ,		(4.2.17)
		\| ρ\|
	124

то есть медленнее, чем при таком же положительном значении ρ, (см. (4.2.15)). Через 2–3 минуты скорость спада будет определяться постоянной распада наиболее долгоживущей группы ядер – предшественников запаздывающих нейтронов, т.е. периодом T = 80,6 с. Чем больше |–ρ|, тем быстрее достигается этот период, но увеличить скорость снижения мощности с этого момента невозможно.

Соответственно, изменение ρ, обусловливающее скачкообразное изменение мощности в N2/N1 раз в любую сторону, равно

		N
ρ =βэф 1	−	1	.	(4.2.18)
ρ =βэф 1	−	N2	.	(4.2.18)
		N2

Скорость высвобождения ρ при пуске реактора может быть выбрана исходя из Тдоп = 10 с в момент перехода через критическое состояние и, прежде всего, в момент выхода в критсостояние. Период будет больше 10 с только при δρ/δτ < 5,10-4 1/c ~ 0,08βэф × × 1/с. Таким образом, условием допустимой скорости высвобождения ρ в области ожидаемого перехода через критическое состояние может быть [4]:

dρ	< 0,08βэф	1	.	(4.2.19)
dτ
		c

При этом суммарная высвобождаемая положительная реактивность к моменту выхода в критическое состояние не должна превышать значения, соответствующего Тдоп при пуске реактора [4].

Связь между периодом Т и реактивностью ρ с учётом запаздывающих нейтронов выражается формулой обратных часов [4]:

	1	+∑6	βi		I
ρ=				≈		+		I	,	(4.2.20)
	TKэф				T		τзап +T
		i=1 1+λiT

где Kэф – коэффициент размножения; λi – постоянная распада осколков; βi – доля запаздвывающих нейтронов i-й группы; τi = 1/λi – время жизни i-й группы осколков; τзап – усреднённое по шести группам время жизни осколков; I – время жизни поколения мгно-

венных нейтронов; I – усреднённое по мгновенным и запаздывающим нейтронам время жизни поколения нейтронов.

125

Смотрите также:


«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
__RGR2
__RGR2
_11_А. Франс для эл версии
_индив анализ данных
- Интерфейс 485 и оптопорт 11
:Конвергентный подход к проектированию дополнительных общеобразовательных общеразвивающих программ