При виведенні диференціальних рівнянь кінетики реактора з урахуванням запізнілих нейтронів ми вже побіжно познайомилися з поняттям коефіцієнта розмноження на миттєвих нейтронах
kем = kе(1 - βе) (12.30)
Зміст цього поняття той самий, що й у ефективного коефіцієнта розмноження, лише стосовно одних миттєвих нейтронів: відношення кількостей миттєвих нейтронів розглядуваного й безпосередньо попереднього йому поколінь.
Миттєвою критичністю реактора називають його стан, у якому він критичний на одних миттєвих нейтронах.
Тому очевидною умовою миттєвої критичності реактора є умова:
kем = 1,
а миттєвої надкритичності - умова: kем > 1. Загальний же випадок стану реактора, коли він критичний або надкритичний на одних миттєвих нейтронах, виразиться нерівністю:
kем ≥ 1. (12.31)
Підставляючи в (12.31) вираз (12.30), маємо таке:
kе( 1 - βе) ≥ 1, або 1 / kе ≤ 1 - βе , або 1 - (1 / kе) ≥ βе.
Але оскільки величина 1 - (1 / kе) = ρ ( є реактивність реактора), то умовою виникнення миттєвої критичності або надкритичності в реакторі буде:
ρ ≥ βе (12.32)
Реактор потрапляє в стан миттєвої критичності тоді, коли йому повідомляється додатна реактивність величиною, більшою або рівною величині ефективної частки виходу запізнілих нейтронів.
Щоб оцінити, наскільки невелика (у побутовому, звісно, розумінні) та величина додатної реактивності, яка, грубо кажучи, перетворює ядерний реактор на подобу ядерної бомби, згадаймо, що:
- у реакторі з паливом на основі 235U βе = 0.0064;
- у реакторі з паливом на основі 239Pu βе = 0.0021;
- у реальних енергетичних реакторах АЕС величина ефективної частки виходу запізнілих нейтронів у довільний момент кампанії лежить у межах від 0.0055 до 0.0045, причому в процесі кампанії величина βе знижується.
Поняття миттєвої критичності реактора є основою для розуміння специфічної для реакторних установок фізичної небезпеки - небезпеки виникнення некерованого розгону потужності реактора при повідомленні йому великих додатних реактивностей, що називається ядерною небезпекою.
Антиподом цьому поняттю править поняття ядерної безпеки, під яким розуміється стан реакторної установки та всіх систем, що її обслуговують, а також комплекс конструктивних, технічних і організаційних заходів, які гарантують виключення некерованого розгону потужності реактора внаслідок повідомлення йому великих додатних реактивностей.
Проблема забезпечення ядерної безпеки є (без перебільшення) найважливішою проблемою експлуатації ядерних енергетичних установок. Вона накладає свій відбиток на всі боки процесу експлуатації реакторних установок: транспортування й завантаження в активну зону реактора ядерного палива, фізичний пуск реактора, експлуатаційні пуски, режими роботи реактора на потужності, зупинення реактора, перезавантаження активної зони та багато іншого.
Різного роду вимог щодо забезпечення ядерної безпеки досить багато, і з ними ми знайомитимемося поступово, у міру вивчення окремих моментів теорії й практики експлуатації реакторів. Проте основне обмеження, на базі якого формулюється переважна більшість цих вимог, випливає з простої думки:
Ні за яких обставин реактору не повинна повідомлятися додатна реактивність, близька до величини ефективної частки запізнілих нейтронів.
У зв'язку зі сказаним саме зараз є привід раз і назавжди визначитися з тим, яку величину реактивності вважати великою, а яку - малою.
Додатні реактивності, співмірні за величиною з ефективною часткою виходу запізнілих нейтронів у реакторі - великі реактивності. Реактивності, менші за величину βе щонайменше на порядок - малі реактивності.
У зв'язку з цим зауважимо, що величина реактивності реактора, чисельно рівна ефективній частці виходу запізнілих нейтронів у ньому, може правити за природну й зручну одиницю вимірювання реактивності для будь-яких реакторів.
У вітчизняній практиці ця одиниця так і називалася: частка від βе; і казали, наприклад, що “реактивність дорівнює 0.15 βе”. Американці дали цій одиниці свою назву - долар, а сотій частині цієї одиниці - цент. Тобто по-американськи згадана величина реактивності звучить як “0.15 долара” (або «15 центів») і пишеться стисло як “ρ = 0.15$” або “ρ = 15 с”.
Ця одиниця вимірювання найуніверсальніша, бо дає змогу єдиним чином оцінювати ступінь ефективного впливу на будь-який реактор, незалежно від його розмірів, потужності та величини цінності запізнілих нейтронів у ньому, при цьому за самою цифрою тримаючи в голові ступінь віддаленості реактора від ядерно-небезпечного стану.
kем = kе(1 - βе) (12.30)
Зміст цього поняття той самий, що й у ефективного коефіцієнта розмноження, лише стосовно одних миттєвих нейтронів: відношення кількостей миттєвих нейтронів розглядуваного й безпосередньо попереднього йому поколінь.
Миттєвою критичністю реактора називають його стан, у якому він критичний на одних миттєвих нейтронах.
Тому очевидною умовою миттєвої критичності реактора є умова:
kем = 1,
а миттєвої надкритичності - умова: kем > 1. Загальний же випадок стану реактора, коли він критичний або надкритичний на одних миттєвих нейтронах, виразиться нерівністю:
kем ≥ 1. (12.31)
Підставляючи в (12.31) вираз (12.30), маємо таке:
kе( 1 - βе) ≥ 1, або 1 / kе ≤ 1 - βе , або 1 - (1 / kе) ≥ βе.
Але оскільки величина 1 - (1 / kе) = ρ ( є реактивність реактора), то умовою виникнення миттєвої критичності або надкритичності в реакторі буде:
ρ ≥ βе (12.32)
Реактор потрапляє в стан миттєвої критичності тоді, коли йому повідомляється додатна реактивність величиною, більшою або рівною величині ефективної частки виходу запізнілих нейтронів.
Щоб оцінити, наскільки невелика (у побутовому, звісно, розумінні) та величина додатної реактивності, яка, грубо кажучи, перетворює ядерний реактор на подобу ядерної бомби, згадаймо, що:
- у реакторі з паливом на основі 235U βе = 0.0064;
- у реакторі з паливом на основі 239Pu βе = 0.0021;
- у реальних енергетичних реакторах АЕС величина ефективної частки виходу запізнілих нейтронів у довільний момент кампанії лежить у межах від 0.0055 до 0.0045, причому в процесі кампанії величина βе знижується.
Поняття миттєвої критичності реактора є основою для розуміння специфічної для реакторних установок фізичної небезпеки - небезпеки виникнення некерованого розгону потужності реактора при повідомленні йому великих додатних реактивностей, що називається ядерною небезпекою.
Антиподом цьому поняттю править поняття ядерної безпеки, під яким розуміється стан реакторної установки та всіх систем, що її обслуговують, а також комплекс конструктивних, технічних і організаційних заходів, які гарантують виключення некерованого розгону потужності реактора внаслідок повідомлення йому великих додатних реактивностей.
Проблема забезпечення ядерної безпеки є (без перебільшення) найважливішою проблемою експлуатації ядерних енергетичних установок. Вона накладає свій відбиток на всі боки процесу експлуатації реакторних установок: транспортування й завантаження в активну зону реактора ядерного палива, фізичний пуск реактора, експлуатаційні пуски, режими роботи реактора на потужності, зупинення реактора, перезавантаження активної зони та багато іншого.
Різного роду вимог щодо забезпечення ядерної безпеки досить багато, і з ними ми знайомитимемося поступово, у міру вивчення окремих моментів теорії й практики експлуатації реакторів. Проте основне обмеження, на базі якого формулюється переважна більшість цих вимог, випливає з простої думки:
Ні за яких обставин реактору не повинна повідомлятися додатна реактивність, близька до величини ефективної частки запізнілих нейтронів.
У зв'язку зі сказаним саме зараз є привід раз і назавжди визначитися з тим, яку величину реактивності вважати великою, а яку - малою.
Додатні реактивності, співмірні за величиною з ефективною часткою виходу запізнілих нейтронів у реакторі - великі реактивності. Реактивності, менші за величину βе щонайменше на порядок - малі реактивності.
У зв'язку з цим зауважимо, що величина реактивності реактора, чисельно рівна ефективній частці виходу запізнілих нейтронів у ньому, може правити за природну й зручну одиницю вимірювання реактивності для будь-яких реакторів.
У вітчизняній практиці ця одиниця так і називалася: частка від βе; і казали, наприклад, що “реактивність дорівнює 0.15 βе”. Американці дали цій одиниці свою назву - долар, а сотій частині цієї одиниці - цент. Тобто по-американськи згадана величина реактивності звучить як “0.15 долара” (або «15 центів») і пишеться стисло як “ρ = 0.15$” або “ρ = 15 с”.
Ця одиниця вимірювання найуніверсальніша, бо дає змогу єдиним чином оцінювати ступінь ефективного впливу на будь-який реактор, незалежно від його розмірів, потужності та величини цінності запізнілих нейтронів у ньому, при цьому за самою цифрою тримаючи в голові ступінь віддаленості реактора від ядерно-небезпечного стану.