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

19.4.2. Переотравление реактора после повышения уровня мощности.

Подставляя в уже упоминавшееся уравнение скорости изменения концентрации ксенона величины физических констант и значения  Ф₁ и Ф₂ > Ф₁ нетрудно на любых конкретных цифрах убедиться, что в первые моменты после перехода реактора на более высокий уровень мощности величина скорости убыли ксенона (последние два слагаемых) при любых соотношениях плотностей потока нейтронов Ф₂/Ф₁ > 1 будет больше скорости прибыли ксенона (первые два положительных слагаемых). А это значит, что сразу после увеличения мощности величина производной dN_Xe/dt - величина отрицательная, и концентрация ксенона в первый период после увеличения мощности реактора падает. Физически это объясняется тем, что сразу после увеличения мощности в первую очередь возрастает скорость расстрела ксенона нейтронами, в то время как скорость его образования в начальный период после увеличения мощности остаётся практически прежней: хотя скорость генерации ксенона как непосредственного продукта деления и возрастает, но она всё же почти на два порядка ниже скорости образования ксенона из распадающегося йода, а последняя - в первый небольшой период времени после увеличения мощности остаётся практически той же, что и была до увеличения мощности (то есть стационарной).

Но по мере увеличения концентрации йода за счёт непосредственного выхода из реакции деления (её величина устремляется к новому, более высокому стационарному значению, соответствующему более высокому уровню мощности) растёт скорость его β-распада, а это значит, что растёт скорость образования из него ксенона, и уменьшение общей скорости образования ксенона с течением времени начинает «тормозиться». Это будет продолжаться до того момента t*, когда скорости образования и убыли ксенона сравняются, то есть величина производной dN_Xe/dt станет равной нулю, и падение концентрации ксенона прекратится (функция N_xe(t) достигает минимума), а после этого момента t* концентрация йода возрастёт уже настолько, что скорость его распада (равная скорости образования из него ксенона) в сумме со скоростью непосредственного образования ксенона как осколка деления начнёт превышать суммарную скорость убыли ксенона по обоим каналам убыли. Это значит, что величина производной dN_Xe/dt становится величиной положительной, а сама функция N_xe(t) - возрастающей. Рост концентрации N_xe(t) после момента t* будет продолжаться до тех пор, пока она не достигнет стационарного значения на новом, более высоком уровне мощности, то есть приблизительно через трое суток.

Качественный характер переходного процесса ρ_Xe(t) в течение этих трёх суток после перевода реактора на более высокий уровень мощности показан на рис.19.9.

Рис.19.9. Качественный характер переходного процесса переотравления реактора ксеноном в первые трое суток после перевода реактора на более высокий стационарный уровень мощности.

По аналогии с прижившимся жаргонным термином «йодная яма» переходный процесс нестационарного переотравления реактора ксеноном после его перевода на более высокий уровень мощности в среде операторов принято именовать «йодным холмом», хотя, как вы понимаете, это совершенно неправильно: некоторое уменьшение потерь реактивности за счёт отравления ксеноном в первый период переходного процесса имеет место не вследствие каких-то изменений концентрации йода, а исключительно благодаря тому, что в этот период скорость убыли ксенона вследствие превалирующей скорости его расстрела нейтронами держится выше, чем скорость его образования. Итак:

Переотравление реактора ксеноном после его перевода на более высокий уровень мощности имеет характер перехода от более низкого стационарного отравления (на исходном уровне мощности) к более высокому стационарному отравлению (на более высоком уровне мощности), и этот переход осуществляется не монотонным увеличением потерь реактивности, а через «холм», обусловленный временным снижением концентрации ксенона вследствие его интенсивного расстрела нейтронами в первый период переходного процесса.

Высота холма будет тем больше, чем больше соотношение Ф₂/Ф₁. Время наступления его максимума t* также определяется соотношением конечной и начальной мощностей реактора, но по сравнению со временем наступления максимума йодных ям после снижения уровня мощности это время имеет меньшие величины (от 1 до 5 часов).

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: