Главная >> Лекции по ядерной физике >> Переотравления реактора ксеноном после изменения уровня мощности

19.4.1. Характер переотравления с переходом на более низкий уровень мощности

С переходом на более низкий уровень мощности (Ф₁ → Ф₂, Ф₁ > Ф₂) дифференциальное уравнение скорости изменения концентрации ксенона имеет вид:
             dN_Xe/dt = γ_XeΣ_f⁵Ф₂ + λ_IN_I(t) - σ_a^XeN_Xe(t) Ф₂ - λ_XeN_Xe(t) ,                 (19.4.1)

где первые два слагаемых представляют собой скорость прибыли ксенона, а вторые два (отрицательные) - скорость убыли ксенона. И если концентрация йода в момент перехода на более низкий уровень мощности остаётся прежней (стационарной на исходном уровне мощности N_p1), то скорость образования ксенона как непосредственного продукта деления (первое положительное слагаемое) - уменьшается во столько раз, во сколько новое значение плотности потока нейтронов Ф₂ меньше старого значения Ф₁; скорость расстрела ксенона нейтронами σ_a^XeN_Xe(t) Ф₂ тоже уменьшается (и во столько же раз), но разница этих скоростей [γ_XeΣ_f⁵ - σ_a^XeN_Xe(t)] Ф₂ оказывается величиной положительной, поскольку в условиях стационарного отравления γ_XeΣ_f⁵ > σ_a^XeN_Xe^ст всегда, что несложно проверить подстановкой конкретных цифр в это неравенство. Физически это означает, что, несмотря на уменьшение скорости расстрела ксенона нейтронами, скорость его образования в первый период времени после перехода на пониженный уровень мощности остаётся более высокой, чем скорость его убыли, то есть концентрация ксенона в этот начальный период времени будет расти.  Далее, по мере уменьшения скорости образования йода начинает всё более заметно уменьшаться скорость образования из него ксенона, из-за чего уменьшается суммарная скорость образования ксенона и в итоге наступает такой момент t^*, когда скорости образования и убыли ксенона сравниваются, и величина производной dN_Xe/dt становится равной нулю. Математически это означает, что величина N_xe(t) достигает максимума, после чего dN_Xe/dt становится величиной отрицательной, а функция N_xe(t) - становится убывающей функцией. Заметили ли вы, что здесь были почти повторены те же рассуждения, что и в случае останова реактора?

Итак, закономерностью изменения концентрации ксенона после снижения уровня мощности реактора является первоначальное нарастание концентрации его до некоторого максимального значения и последующее снижение концентрации ксенона до стационарного значения на новом (пониженном) уровне мощности. То есть, если перейти от концентраций ксенона к потерям реактивности за счёт отравления реактора ксеноном, то график переотравления реактора будет иметь качественный вид, показанный на рис.19.8.

Таким образом, переходный процесс ρ_Xe(t) после снижения мощности реактора имеет характер перехода от более высокого на старом уровне мощности стационарного отравления к менее высокому стационарному отравлению на новом уровне мощности, и этот переход осуществляется не монотонно, а через йодную яму, тем более глубокую, чем выше исходный уровень мощности N_p1 и чем ниже уровень мощности N_p2.

Самая глубокая из йодных ям, которую только возможно получить, (догадались?) является йодная яма после снижения мощности реактора от номинальной (N_p1 = N_p^ном) до нуля (N_p2 = 0), то есть после останова реактора с номинальной мощности. Таким образом, йодная яма после останова реактора может рассматриваться как частный случай после снижения мощности реактора до полной его остановки.
 

Рис.19.8. Характер переотравления реактора ксеноном после снижения уровня мощности.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: