При зміні ступеня занурення стрижня-поглинача в активну зону його ефективність змінюється. Закономірність зміни ефективності поглинача з висотою визначається таким правилом теорії збурень:
При частковому зануренні однорідного стрижня-поглинача в активну зону його диференціальна ефективність змінюється пропорційно квадрату густини потоку теплових нейтронів у тому місці незбуреної активної зони, де розташований нижній кінець стрижня.
У стаціонарній незбуреній активній зоні на будь-якій її вертикалі до введення в неї стрижня встановлюється строго визначений розподіл густини потоку теплових нейтронів Фr(H). Цьому розподілу відповідає так само строго визначений розподіл квадрата густини потоку теплових нейтронів за висотою на розглядуваній вертикалі Фr2(H). З правила випливає, що величина диференціальної ефективності стрижня-поглинача пропорційно відстежує за висотою активної зони величину квадрата густини потоку теплових нейтронів. Тому графік зміни диференціальної ефективності поглинача за висотою активної зони dρ/dH = f(H), який коротко називають кривою диференціальної ефективності поглинача, формально виглядає для стрижня повної довжини як графік розподілу квадрата густини потоку теплових нейтронів за висотою активної зони, виконаний по осі ординат в іншому масштабі.
При частковому зануренні однорідного стрижня-поглинача в активну зону його диференціальна ефективність змінюється пропорційно квадрату густини потоку теплових нейтронів у тому місці незбуреної активної зони, де розташований нижній кінець стрижня.
У стаціонарній незбуреній активній зоні на будь-якій її вертикалі до введення в неї стрижня встановлюється строго визначений розподіл густини потоку теплових нейтронів Фr(H). Цьому розподілу відповідає так само строго визначений розподіл квадрата густини потоку теплових нейтронів за висотою на розглядуваній вертикалі Фr2(H). З правила випливає, що величина диференціальної ефективності стрижня-поглинача пропорційно відстежує за висотою активної зони величину квадрата густини потоку теплових нейтронів. Тому графік зміни диференціальної ефективності поглинача за висотою активної зони dρ/dH = f(H), який коротко називають кривою диференціальної ефективності поглинача, формально виглядає для стрижня повної довжини як графік розподілу квадрата густини потоку теплових нейтронів за висотою активної зони, виконаний по осі ординат в іншому масштабі.
Зображення
Рис.21.5. Ілюстрація закономірності зміни величин диференціальної та інтегральної ефективності однорідного стрижня-поглинача повної довжини за висотою активної зони.
Оскільки в нижній і верхній частинах активної зони величини густини потоку теплових нейтронів невеликі, невеликою виявляється й величина диференціальної ефективності стрижня в цих областях; у центрі активної зони (або поблизу нього при несиметричному розподілі Ф(H)), де величини густини потоку теплових нейтронів мають найбільші значення, найбільшою виявляється й диференціальна ефективність поглинача (рис.21.5).
Криву інтегральної ефективності поглинача можна просто перебудувати за відомою кривою диференціальної ефективності, оскільки, як зазначалося вище, величина інтегральної ефективності будь-якого поглинача в будь-якому положенні H є інтегралом функції диференціальної ефективності в межах від низу активної зони до даного положення. Відповідно до цього змінний кут нахилу дотичної до графіка функції ρ(H) у верхній і нижній частинах активної зони малий, а в центрі активної зони, де величина густини потоку теплових нейтронів максимальна, - максимальний і кут нахилу дотичної. Більше того, точка максимуму H* на кривій диференціальної ефективності відповідає точці перегину на кривій інтегральної ефективності.
Такий «класичний» вигляд кривих диференціальної та інтегральної ефективності для однорідного стрижня-поглинача повної довжини у випадку симетричного (наприклад, косинусоїдального) розподілу густини потоку теплових нейтронів за висотою активної зони.
Якщо вертикальний розподіл густини потоку теплових нейтронів у реакторі не симетричний (а так воно практично завжди й буває), то й форми кривих ефективності поглинача змінюватимуться відповідно до розподілу Ф(H). Якщо максимум розподілу Ф(H) зсунутий нижче від середини висоти активної зони, рівно настільки ж зсувається й максимум диференціальної ефективності поглинача; якщо максимальне значення Ф лежить вище від центра активної зони, точка максимуму диференціальної ефективності також перебуває вище від центра (рис.21.6).
Оскільки в нижній і верхній частинах активної зони величини густини потоку теплових нейтронів невеликі, невеликою виявляється й величина диференціальної ефективності стрижня в цих областях; у центрі активної зони (або поблизу нього при несиметричному розподілі Ф(H)), де величини густини потоку теплових нейтронів мають найбільші значення, найбільшою виявляється й диференціальна ефективність поглинача (рис.21.5).
Криву інтегральної ефективності поглинача можна просто перебудувати за відомою кривою диференціальної ефективності, оскільки, як зазначалося вище, величина інтегральної ефективності будь-якого поглинача в будь-якому положенні H є інтегралом функції диференціальної ефективності в межах від низу активної зони до даного положення. Відповідно до цього змінний кут нахилу дотичної до графіка функції ρ(H) у верхній і нижній частинах активної зони малий, а в центрі активної зони, де величина густини потоку теплових нейтронів максимальна, - максимальний і кут нахилу дотичної. Більше того, точка максимуму H* на кривій диференціальної ефективності відповідає точці перегину на кривій інтегральної ефективності.
Такий «класичний» вигляд кривих диференціальної та інтегральної ефективності для однорідного стрижня-поглинача повної довжини у випадку симетричного (наприклад, косинусоїдального) розподілу густини потоку теплових нейтронів за висотою активної зони.
Якщо вертикальний розподіл густини потоку теплових нейтронів у реакторі не симетричний (а так воно практично завжди й буває), то й форми кривих ефективності поглинача змінюватимуться відповідно до розподілу Ф(H). Якщо максимум розподілу Ф(H) зсунутий нижче від середини висоти активної зони, рівно настільки ж зсувається й максимум диференціальної ефективності поглинача; якщо максимальне значення Ф лежить вище від центра активної зони, точка максимуму диференціальної ефективності також перебуває вище від центра (рис.21.6).
Зображення
Рис.21.6. Криві диференціальної та інтегральної ефективності поглинача при несиметричному розподілі Ф(H) у реакторі.
У більшості транспортних реакторів максимум вертикальної складової нейтронного поля зміщений нижче від середини висоти активної зони. Реакторам АЕС, навпаки, властивий розподіл Ф(H) із сильно зсунутим угору максимумом (часто зовсім витісненим за межі активної зони). Відповідно до цього й криві диференціальної ефективності можуть мати «некласичну» форму, без максимуму. На рис.21.7 показано для прикладу одну з таких характеристик – криву диференціальної ефективності робочої (10-ї) групи поглиначів для реакторів типу ВВЕР-1000.
У більшості транспортних реакторів максимум вертикальної складової нейтронного поля зміщений нижче від середини висоти активної зони. Реакторам АЕС, навпаки, властивий розподіл Ф(H) із сильно зсунутим угору максимумом (часто зовсім витісненим за межі активної зони). Відповідно до цього й криві диференціальної ефективності можуть мати «некласичну» форму, без максимуму. На рис.21.7 показано для прикладу одну з таких характеристик – криву диференціальної ефективності робочої (10-ї) групи поглиначів для реакторів типу ВВЕР-1000.
Зображення
Рис. 21.7. Крива інтегральної ефективності 10-ї групи ВВЕР-1000 на початку кампанії.