Главная >> Лекции по ядерной физике >> Переходные процессы при сообщении реактору отрицательной реактивности

12.2.2. Величина начального скачка при отрицательных реактивностях.

Вопрос о величине начального скачка при сообщении реактору отрицательных реактивностей имеет не только чисто теоретическое значение, но и представляет большой практический интерес и для конструктора реактора, и для оператора-эксплуатационника. Он возникает из приблизительно таких соображений: отрицательные реактивности сообщаются критическому реактору не только ради снижения его мощности (для этого нужны совсем небольшие величины отрицательных реактивностей), но и для выполнения быстрой (аварийной) остановки реактора в случаях возникновения ситуаций, угрожающих перерасти в аварию реактора или какого-либо другого элемента АЭУ.  Для этого в реакторе предусматривается аварийная защита. В одних энергетических реакторах - это специальные группы стержней-поглотителей, автоматически "выстреливаемые” в активную зону при возникновении аварийных ситуаций;  в большинстве реакторов АЭС в качестве стержней АЗ используются все штатные подвижные поглотители (включая и регулирующие группы), которые в нормальных условиях находятся вне активной зоны (кроме регулирующих групп), но по сигналу АЗ вводятся в активную зону с максимальной предусмотренной скоростью.

Одним словом, стержни АЗ - как раз и есть те самые поглотители, с помощью которых критическому реактору за сравнительно короткое время может быть сообщена сравнительно большая отрицательная реактивность.

Из рис.12.4. мы уже видели, что плотность нейтронов (или нейтронная мощность реактора) при сообщении реактору отрицательной реактивности уменьшается тем более высоким темпом, чем большая величина отрицательной реактивности воздействует на реактор. Величина начального скачка тоже находится явно в прямой зависимости от величины сообщаемой реактору отрицательной реактивности. Вопрос заключается в том, каков характер этой зависимости.

Договоримся считать условной величиной начального скачка Δn` разницу величин начальной плотности нейтронов n<sub>o</sub> и постоянной интегрирования А<sub>о</sub> старшей экспоненты А<sub>о</sub>exp(-t/T<sub>o</sub>):
                                              Δn` = n_o - A_o                                                            (12.24)
Конечно, (см. рис.12.3) истинная величина начального скачка (Δn) несколько больше, чем величина Δn`, но даже такое приближение позволяет качественно оценить предельные величины начальных скачков. Из графика рис.12.3. следует, что приближенная величина начального скачка есть не что иное как сумма всех постоянных интегрирования, кроме А_о:

Для большей общности попытаемся найти зависимость от реактивности величины относительного начального скачка:

Подставляя сюда общее выражение для постоянной интегрирования А_i (12.20), после нескольких простейших преобразований можно получить выражение:

Теоретически предельная (наибольшая) величина начального скачка будет иметь место при бесконечно большой по абсолютной величине отрицательной реактивности  (то есть при ρ → -∞). Но при этом корни уравнения обратных часов вплотную приближаются к своим асимптотическим значениям (см. график корней уравнения обратных часов):

Т_о→ - 1 /λ₁,  T₁→ -1 /λ₂,  T₂ → - 1 /λ₃,  T₃ → - 1 /λ₄, T₄ → - 1 /λ₅,  T₅ → - 1 / λ₆,  T₆ → - l / δk_э

Примечание. В числителе выражения для Т6 стоит величина времени жизни мгновенных нейтронов l, в отличие от прочих выражений, в числителях которых стоят  единицы.  Считаю своим долгом предупредить об этом, поскольку эти два символа близки по начертанию, и их можно перепутать.
Если подставить эти значения в формулу (12.26), можно получить величину предельного относительного начального скачка при отрицательной реактивности 
                                       (Δn` / n_o)_пред ≈ 0.639                                         (12.27)
Из этого следует не слишком весёлый для оператора реакторной установки плакатный  вывод:

Реактор сразу остановить нельзя!

Энергетический реактор, как видим, является аппаратом достаточно инерционным не только в тепловом, но и в нейтронно-физическом отношении, и единственным утешением оператору может служить только то, что для избежания аварии в подавляющем большинстве случаев срабатывания аварийной защиты полного сброса мощности до нуля не требуется. Однако, это не умаляет нашего практического интереса к следующему закономерно возникающему у практика вопросу: а что же дальше? сколь интенсивен темп дальнейшего снижения мощности реактора после начального скачка?

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: