Skip to main content
Вся фізика

10.1. Температурний ефект і температурний коефіцієнт реактивності реактора

Лекції з ядерної фізики

Раніше було отримано залежність для характеристики розмножувальних властивостей реактора - ефективного коефіцієнта розмноження:
                     kе = η ε φ θ exp(-B2 tт)(1 + B2L2)-1,                          (10.1)
а також проаналізовано залежності всіх компонентів правої частини цього виразу від температури. Ми бачили, що одні з цих залежностей із зростанням температури зростають, інші - спадають, і всі вони не схожі одна на одну й зі зміною температури змінюються різною мірою. Але якщо кожен з компонентів - функція температури, то й уся їхня комбінація (10.1) - теж є функцією температури. Це означає, що характеристика ефективних розмножувальних властивостей активної зони і показник її стану (kе)  також є певною складною функцією температури. У свою чергу це означає, що і величина реактивності реактора
                ρ = (kе - 1)/ kе
також є складною функцією температури активної зони реактора. Тому, якщо уявити, що реактор запускається (тобто приводиться в критичний стан із підкритичного) за так званої кімнатної температури (20°С), стаючи критичним за цієї температури (kе = 1 і ρ = 0), то при подальшому розігріванні реактор перестане бути критичним, тобто його реактивність перестане бути нульовою величиною: при ρ > 0 реактор без зовнішніх впливів збільшуватиме свою потужність, а при ρ < 0 - знижуватиме її. Ясно, що залежність величини реактивності, яка виникає за рахунок температури,  ρ(t°) не може не становити практичного інтересу для оператора реакторної установки: саме його доля - реагувати на зміни потужності реактора шляхом уведення в реактор реактивності рівної величини, але протилежного знака,  з тим,
щоб безперервно компенсувати реактивність, що виникає через температуру, і підтримувати реактор у критичному стані, тобто у стані нульової реактивності для забезпечення сталості потрібного рівня потужності реактора.
Тому наш практичний інтерес так чи інакше зводиться до отримання відповіді на аналітичне запитання: як залежить величина реактивності реактора від температури його активної зони?
  У практиці вплив температури на реактивність реактора оцінюється за допомогою двох ключових понять - температурного ефекту реактивності (ТЕР) і температурного коефіцієнта реактивності (ТКР).
Ознайомимося спершу з цими поняттями стосовно до енергетичних ВВР  порівняно невеликої потужності (<200 МВт) з низькотемпературною паливною композицією  (що працює за температури < 600°С) за сталої витрати теплоносія в первинному контурі.
Для таких реакторів, на відміну від реакторів АЕС, як переконаємося далі, поняття температурного ефекту і температурного коефіцієнта реактивності є менш складними й однозначнішими.