Отравление реактора продуктами деления

Отравление обусловлено практически одним радиоактивным изотопом Xe135(sa=2,7×106барн). Это сечение очень велико, т.к. оно соответствует линейному размеру 1.7×10-9см., т.е. порядка размеров атома, а не ядра. Выход Xe135около w~6% и также велик. Ближайший короткоживущий изотоп, влияющий на работу реактора - Xe133(sa=200 барк).5% Xe135 образуется непосредственно при делении, а 95%-в последующих превращениях:

Можно считать, что весь Xe135 образуется в результате такой реакции.

Найдем стационарную плотность ядер Xe135, если реактор долго работал на постоянной мощности. Ядра Xe135рождаются в результате деления U235(скорость рождения пропорциональна потоку нейтронов), а уничтожаются в результате распада и при поглощении нейтрона ядром Xe135(считаем, что Xe136 имеет малое сечение поглощения). И захват нейтронов, и распад ядер Xe135пропорциональны плотности ядер Xe135. Значит, при запуске ядерного реактора и дальнейшей его работе происходит постепенное накопление ядер Xe135до тех пор, пока скорости рождения и уничтожения их не выровняются. Плотность Xe135, при которой это произойдет, мы и будем искать.

Скорость генерации

Скорость уничтожения

Отсюда стационарная плотность равна

При достаточно большом потоке F, получим

Найдем время накопления Xe135до стационарной плотности

при условии

Величина отравления

где Sa5-сечение поглощения в U235

В соответствии с этим определением

Если подставить численные значения констант, получим

Видно, что при достаточно больших F

Зависимость q(F)

Рис. 18.3.1

Величина отравления имеет порядок величины реактивности, которую нужно ввести в реактор, чтобы компенсировать поглощение нейтронов в Xe135. Покажем, например, что qотр~r в случае, когда горючее состоит только из U²³⁵.

Наличие будет влиять на M2 через L2и на коэффициент теплового использования f. Обычно L2<<t, поэтому влиянием поглощения на M2 можно пренебречь.

Пусть вначале в реакторе отсутствует Xe135, тогда f=f0. При работе возникает Xe135и

Реактивность, обусловленная Xe135, равна:

Коэффициент теплового использования порядка 1. qотр<<1, пренебрегаем. Реактивность, соответствующая появлению ядер Хе в реакторе r ~ qотр.

Для компенсации величины отравления нужно ввести в реактор дополнительную реактивность. Коэффициент отравления зависит от потока нейтронов, который распределён неравномерно. В строгом расчёте реактора это надо учитывать.

Для многих ядер в области тепловой энергии нейтронов зависимость сечения взаимодействия от энергии пропорциональна 1/ v.

В случае срабатывания аварийной защиты происходит остановка реактора. Вопросы о новом пуске реактора необходимо решать в течение первого часа после остановки, иначе реактор нескоро можно будет запустить вновь из-за отравления.

Рис. 18.3.2.