Температурним ефектом реактивності реактора при розглядуваній середній температурі теплоносія в активній зоні називається величина зміни реактивності при його розігріві від 20°С до цієї температури.
З означення відразу випливає, що величина температурного ефекту реактивності при температурі 20°С дорівнює нулю. Цією умовністю домовилися визначити початок відліку величини температурного ефекту. Оскільки в означенні йдеться про зміну реактивності, величина температурного ефекту (як і будь-яка реактивність) позначається символом ρt з нижнім індексом "t", що дає змогу відрізняти температурний ефект від реактивності будь-якого іншого походження. Чому ρt, а не Δρt, адже в означенні йдеться про зміну реактивності? - Саме тому, що ρt(20°C) = 0.
Оскільки з означення можна зрозуміти, що величина температурного ефекту - величина, яка змінюється з температурою, не зайве вказати в позначенні, якій температурі відповідає цей температурний ефект реактивності, - тобто повне позначення ТЕР, яке виключає будь-яку невизначеність тлумачення цієї величини, має бути ρt(t). Тому й зміна реактивності при розігріві реактора від 20°до довільної середньої температури теплоносія t дорівнюватиме:
Δρt(t) = ρt(t) - ρt(20°C) = ρt(t) - 0 = ρt(t),
через що величина температурного ефекту реактивності при будь-якій середній температурі теплоносія t позначається не Δρt, а просто ρt.
Нарешті, оскільки ТЕР є зміною реактивності реактора, то й вимірюється він в одиницях реактивності (в а. о. р. (частках від одиниці) або у відсотках). Перші з указаних одиниць частіше трапляються в науковій і технічній літературі (як простіші, інтернаціональні, зрозумілі всім), а другі - в операторській практиці (вони зручні в розрахунках).
В означенні ТЕР зафіксовано, що аргументом для функції ρt(t) є середня температура теплоносія. На перший погляд це здається неправильним, оскільки температурне поле в гетерогенній активній зоні енергетичного ВВР дуже неоднорідне: у паливі твелів температура вища, ніж температура оболонок твелів, а температура оболонок твелів - вища за температуру теплоносія, а, головне, у всіх матеріалах активної зони в силу дії теплотехнічних законів навіть у стаціонарному режимі реактора температури розподілені по-різному і в різних межах. А що нам уже зрозуміло, що кожен матеріал по-своєму реагує на однакові зміни температури, це означає, що кожен матеріал активної зони навіть при однакових змінах у ньому температури вносить у загальний температурний ефект реактивності свій внесок температурних змін реактивності, відмінний за величиною від внесків у ТЕР реактора інших матеріалів. За наявного в реальних реакторах неоднакового розігріву палива, сповільнювача, теплоносія та інших конструкційних матеріалів активної зони внески кожного матеріалу в загальний температурний ефект реактивності тим більше неоднозначні, і тому одна лише зміна середньої температури теплоносія не може бути відповідальною за повну температурну зміну реактивності всього реактора. Зрозуміло, що температурна зміна реактивності реактора має визначатися деякою середньоефективною величиною температури активної зони, у якій враховувалися б "вагові коефіцієнти" температурних змін реактивності кожного матеріалу й нерівномірність розігріву кожного матеріалу активної зони.
Проте для визначення такої температури довелося б розв'язати задачу надзвичайної складності, ширшу, ніж докладні теплотехнічний і нейтронно-фізичний розрахунки всього реактора.
Як же бути?
Як визначальна температура для оцінки температурного ефекту реактивності вимушено приймається середня температура теплоносія, оскільки це температура, яку легко практично виміряти. Серії термопар, поставлених на вході й виході активної зони, дають після усереднення результатів вимірювань точне уявлення про величини температур теплоносія на вході й виході з активної зони, а середня арифметична їх величина
tтсер = 0.5(tтвх + tтвих) (10.1.1)
- досить точне уявлення про середню температуру теплоносія в активній зоні; хоча від входу до виходу теплоносій підвищує температуру нелінійно по довжині ТВЗ, через невелику різницю вхідної й вихідної температур теплоносія (не більше 30 - 35°С) середньоарифметичне значення температури теплоносія майже не відрізняється від середньозваженого її значення в активній зоні. До того ж практично вимірювання крайніх температур теплоносія й одержання електричного сигналу, пропорційного величині середньої температури теплоносія, не становить складної технічної задачі порівняно з вимірюванням навіть локальної температури палива (для чого знадобилося б свердлити герметичну оболонку твела для здійснення виведення електричного сигналу від мікротермопари всередині твела).
Більше того, прийнявши за аргумент для функції температурного ефекту реактивності реактора ρt(tт) середню температуру теплоносія tт, ми принаймні отримуємо можливість експериментально вимірювати величину складової загального температурного ефекту реактивності реактора, яка визначається лише зміною температури теплоносія (для цього треба повільно, рівномірно розігрівати реактор, що працює на мінімально контрольованому рівні потужності (МКРП), від стороннього джерела тепла з тим, щоб температура палива в його твелах незначно відрізнялася від температури теплоносія).
Якщо експлуатувати ВВР від малих рівнів потужності й до номінальної її величини при сталій витраті теплоносія через його активну зону, то з'являється можливість експериментально виміряти величини температурного ефекту реактивності реактора шляхом його повільного або ступінчастого розігріву власним теплом (шляхом повільного збільшення потужності реактора, що забезпечує малу швидкість розігріву - не більше 10°С/год, - при якій нестаціонарний режим розігріву реактора можна з належним ступенем точності вважати квазістаціонарним). При цьому виміряна експериментально залежність ρt(tт) буде однозначною (принаймні, на даний момент кампанії), оскільки зміна середньоефективної температури палива на різних рівнях потужності в процесі розігріву реактора буде в силу теплотехнічних закономірностей взаємно однозначно пов'язана зі зміною середньоефективної температури теплоносія.
Оскільки з означення можна зрозуміти, що величина температурного ефекту - величина, яка змінюється з температурою, не зайве вказати в позначенні, якій температурі відповідає цей температурний ефект реактивності, - тобто повне позначення ТЕР, яке виключає будь-яку невизначеність тлумачення цієї величини, має бути ρt(t). Тому й зміна реактивності при розігріві реактора від 20°до довільної середньої температури теплоносія t дорівнюватиме:
Δρt(t) = ρt(t) - ρt(20°C) = ρt(t) - 0 = ρt(t),
через що величина температурного ефекту реактивності при будь-якій середній температурі теплоносія t позначається не Δρt, а просто ρt.
Нарешті, оскільки ТЕР є зміною реактивності реактора, то й вимірюється він в одиницях реактивності (в а. о. р. (частках від одиниці) або у відсотках). Перші з указаних одиниць частіше трапляються в науковій і технічній літературі (як простіші, інтернаціональні, зрозумілі всім), а другі - в операторській практиці (вони зручні в розрахунках).
В означенні ТЕР зафіксовано, що аргументом для функції ρt(t) є середня температура теплоносія. На перший погляд це здається неправильним, оскільки температурне поле в гетерогенній активній зоні енергетичного ВВР дуже неоднорідне: у паливі твелів температура вища, ніж температура оболонок твелів, а температура оболонок твелів - вища за температуру теплоносія, а, головне, у всіх матеріалах активної зони в силу дії теплотехнічних законів навіть у стаціонарному режимі реактора температури розподілені по-різному і в різних межах. А що нам уже зрозуміло, що кожен матеріал по-своєму реагує на однакові зміни температури, це означає, що кожен матеріал активної зони навіть при однакових змінах у ньому температури вносить у загальний температурний ефект реактивності свій внесок температурних змін реактивності, відмінний за величиною від внесків у ТЕР реактора інших матеріалів. За наявного в реальних реакторах неоднакового розігріву палива, сповільнювача, теплоносія та інших конструкційних матеріалів активної зони внески кожного матеріалу в загальний температурний ефект реактивності тим більше неоднозначні, і тому одна лише зміна середньої температури теплоносія не може бути відповідальною за повну температурну зміну реактивності всього реактора. Зрозуміло, що температурна зміна реактивності реактора має визначатися деякою середньоефективною величиною температури активної зони, у якій враховувалися б "вагові коефіцієнти" температурних змін реактивності кожного матеріалу й нерівномірність розігріву кожного матеріалу активної зони.
Проте для визначення такої температури довелося б розв'язати задачу надзвичайної складності, ширшу, ніж докладні теплотехнічний і нейтронно-фізичний розрахунки всього реактора.
Як же бути?
Як визначальна температура для оцінки температурного ефекту реактивності вимушено приймається середня температура теплоносія, оскільки це температура, яку легко практично виміряти. Серії термопар, поставлених на вході й виході активної зони, дають після усереднення результатів вимірювань точне уявлення про величини температур теплоносія на вході й виході з активної зони, а середня арифметична їх величина
tтсер = 0.5(tтвх + tтвих) (10.1.1)
- досить точне уявлення про середню температуру теплоносія в активній зоні; хоча від входу до виходу теплоносій підвищує температуру нелінійно по довжині ТВЗ, через невелику різницю вхідної й вихідної температур теплоносія (не більше 30 - 35°С) середньоарифметичне значення температури теплоносія майже не відрізняється від середньозваженого її значення в активній зоні. До того ж практично вимірювання крайніх температур теплоносія й одержання електричного сигналу, пропорційного величині середньої температури теплоносія, не становить складної технічної задачі порівняно з вимірюванням навіть локальної температури палива (для чого знадобилося б свердлити герметичну оболонку твела для здійснення виведення електричного сигналу від мікротермопари всередині твела).
Більше того, прийнявши за аргумент для функції температурного ефекту реактивності реактора ρt(tт) середню температуру теплоносія tт, ми принаймні отримуємо можливість експериментально вимірювати величину складової загального температурного ефекту реактивності реактора, яка визначається лише зміною температури теплоносія (для цього треба повільно, рівномірно розігрівати реактор, що працює на мінімально контрольованому рівні потужності (МКРП), від стороннього джерела тепла з тим, щоб температура палива в його твелах незначно відрізнялася від температури теплоносія).
Якщо експлуатувати ВВР від малих рівнів потужності й до номінальної її величини при сталій витраті теплоносія через його активну зону, то з'являється можливість експериментально виміряти величини температурного ефекту реактивності реактора шляхом його повільного або ступінчастого розігріву власним теплом (шляхом повільного збільшення потужності реактора, що забезпечує малу швидкість розігріву - не більше 10°С/год, - при якій нестаціонарний режим розігріву реактора можна з належним ступенем точності вважати квазістаціонарним). При цьому виміряна експериментально залежність ρt(tт) буде однозначною (принаймні, на даний момент кампанії), оскільки зміна середньоефективної температури палива на різних рівнях потужності в процесі розігріву реактора буде в силу теплотехнічних закономірностей взаємно однозначно пов'язана зі зміною середньоефективної температури теплоносія.