Глава 18 Температурный коэффициент реактивности

Изменение температуры приводит к изменению коэффициента реактивности по двум главным причинам:

Изменение температуры приводит к изменению нейтронного газа, а значит, к изменению средней энергии нейтронов. Сечение взаимодействия зависит от энергии нейтронов, а поэтому от температуры среды.

Изменение температуры приводит к изменению плотности ядер среды. Все характеристики ядерного горючего выражаются через Σ=Nσ.

Вводят температурный коэффициент реактивности. Это относительное изменение коэффициента размножения при изменении температуры на 1 градус.

В зависимости от компоновки и состава активной зоны α может быть положительным и отрицательным. При положительных α увеличение температуры будет приводить к увеличению радиоактивности, что вызовет увеличение потока нейтронов, возрастет мощность, повысится температура. Работа реактора при положительном коэффициенте реактивности получится неустойчивой. Колебания температуры приводят к увеличению мощности. Реактор может пойти в разгон. Если α отрицательно, то повышение температуры приведет к уменьшению радиоактивности, к понижению мощности, к понижению температуры, т. е. при отрицательных α реактор становится саморегулирующимся. Температура должна понижаться до уровня соответствующего критическому состоянию. При проектировании стремятся к тому, чтобы α было отрицательным. Необходимо пользоваться условием критичности и смотреть, отчего будет зависеть производная.

В любой из компонентов определяющих коэффициент размножения входит N. Плотность войдет в числитель и в делитель. В тепловой области энергий.

Зависимость К_∞ от температуры будет слабая, можно сказать, что К_∞ от температуры не зависит. Площадь миграции в основном определяется процессом замедления. Процесс замедления не зависит от температуры среды. Площадь миграции

Изменениями L² от температуры мы можем пренебречь. Площадь миграции будет зависеть от температуры только через зависимости N от температуры.

N_V – остается постоянной.

b - коэффициент теплового расширения среды из которой состоит АЗ.

Для вычисления производной от геометрического параметра возьмем простейший случай реактор в виде сферы.

Член, связанный с площадью миграции, а другой член положительный вклад, поэтому α отрицательно.

Какой вклад дает температура при выходе реактора на мощность?

Для уран-водных реакторов нужно иметь такой запас реактивности, чтобы выйти на заданную мощность. Особенно большим α является для водно-водяных кипящих реакторов. Отсюда вытекают трудности, нужен большой запас реактивности реактора. Следить за таким реактором сложно.