Перейти к основному содержанию
Вся физика

10.1. Температурный эффект и температурный коэффициент реактивности реактора

Лекции по ядерной физике

Ранее была получена зависимость для характеристики размножающих свойств реактора - эффективного коэффициента размножения:
                     kэ = η ε φ θ exp(-B2 tт)(1 + B2L2)-1,                          (10.1)
а также проанализированы зависимости всех компонентов правой части этого выражения от температуры. Мы видели, что одни из этих зависимос­тей с ростом температуры растут, другие - убывают, и все они не похожи друг на друга и с изменением температуры меняются в разной степени. Но если каждый из компонентов - функция температуры, то и вся их комбинация (10.1) - тоже является функцией температуры. Это значит, что характеристика эффективных размножающих свойств активной зоны и показатель ее состояния (kэ)  также является некоторой сложной функцией темпера­туры. В свою очередь это значит, что и величина реактивности реактора
                ρ = (kэ - 1)/ kэ
также является сложной функцией температуры активной зоны реакто­ра. Поэтому, если представить себе, что реактор запускается (т.е. при­водится в критическое состояние из подкритического) при так называемой комнатной температуре (20°С), становясь критичным при этой температуре (kэ = 1 и ρ = 0), то при дальнейшем разогреве реактор перестанет быть критичным, то есть его реактивность перестанет быть нулевой величиной: при ρ > 0 реактор будет без внешних воздействий увеличивать свою мощ­ность, а при ρ < 0 - снижать ее. Ясно, что зависимость величины появ­ляющейся за счёт температуры реактивности  ρ(t°) не может не представлять практического интереса для оператора реакторной установки: именно его удел - реагировать на изменения мощности реактора путём введения в реактор реактивности равной величины, но противоположного знака,  с тем,
чтобы непрерывно компенсировать возникающую температурную реактивность и поддерживать реактор в критическом состоянии, т. е. в состоянии нулевой реактивности для обеспечения постоянства требуемого уровня мощнос­ти реактора.
Поэтому наш практический интерес так или иначе сводится к получе­нию ответа на аналитический вопрос: как зависит величина реактивности реактора от температуры его активной зоны?
  В практике влияние температуры на реактивность реактора оценивает­ся с помощью двух ключевых понятий - температурного эффекта реактивности (ТЭР) и температурного коэффициента реактивности (ТКР).
Познакомимся вначале с этими понятиями применительно к энергетическим ВВР  сравнительно небольшой мощности (<200 МВт) с низкотемпературной топливной композицией  (работающей при температуре < 600°С) при постоянном расходе теплоносителя в первом контуре.
Для таких реакторов, в отличие от реакторов АЭС, как убедимся да­лее, понятия температурного эффекта и температурного коэффициента ре­активности являются менее сложными и более однозначными.