Стрижні-поглиначі з довжиною, меншою за висоту активної зони, називаються короткими або вкороченими.
Застосування коротких поглиначів в енергетичних реакторах пов'язане головним чином з тим, що (як добре видно з кривих диференціальної ефективності) у верхній і нижній зонах переміщення довгі поглиначі неефективні, у тому розумінні, що їхня диференціальна ефективність мала, а отже, й зміни інтегральної ефективності в цих зонах навіть при значних переміщеннях стрижнів – теж малі. Крім того, використання коротких поглиначів дає змогу досягти деякого невеликого ефекту вирівнювання вертикальної складової нейтронного поля в активній зоні.
Для того щоб зрозуміти особливості характеристик вкорочених стрижнів, уявімо собі, як впливає такий стрижень на реактор при введенні в активну зону.
До повного занурення вкороченого стрижня в активну зону на всю довжину його характеристики (криві інтегральної та диференціальної ефективності), очевидно, нічим не повинні відрізнятися від характеристик такого самого стрижня повної довжини: в обох випадках в активній зоні опиняються однакові об'єми однакового поглинача. На рис.21.8 криві ефективності вкороченого поглинача показано суцільними лініями, а криві ефективності відповідного поглинача повної довжини – штриховими лініями. На ділянці I (що дорівнює довжині вкороченого стрижня) характеристики збігаються.
Застосування коротких поглиначів в енергетичних реакторах пов'язане головним чином з тим, що (як добре видно з кривих диференціальної ефективності) у верхній і нижній зонах переміщення довгі поглиначі неефективні, у тому розумінні, що їхня диференціальна ефективність мала, а отже, й зміни інтегральної ефективності в цих зонах навіть при значних переміщеннях стрижнів – теж малі. Крім того, використання коротких поглиначів дає змогу досягти деякого невеликого ефекту вирівнювання вертикальної складової нейтронного поля в активній зоні.
Для того щоб зрозуміти особливості характеристик вкорочених стрижнів, уявімо собі, як впливає такий стрижень на реактор при введенні в активну зону.
До повного занурення вкороченого стрижня в активну зону на всю довжину його характеристики (криві інтегральної та диференціальної ефективності), очевидно, нічим не повинні відрізнятися від характеристик такого самого стрижня повної довжини: в обох випадках в активній зоні опиняються однакові об'єми однакового поглинача. На рис.21.8 криві ефективності вкороченого поглинача показано суцільними лініями, а криві ефективності відповідного поглинача повної довжини – штриховими лініями. На ділянці I (що дорівнює довжині вкороченого стрижня) характеристики збігаються.
Зображення
Рис.21.8. Порівняння характеристик вкороченого поглинача з поглиначем повної довжини.
Подальше занурення вкороченого поглинача в активну зону (до положення H*, при якому середина довжини стрижня збігеться із серединою висоти активної зони) дає певну відмінність у характеристиках порівняно з такими для стрижня повної довжини: крива інтегральної ефективності на цій ділянці відокремлюється від кривої інтегральної ефективності довгого поглинача й іде нижче від останньої. Це пояснюється тим, що на цій ділянці (ділянка II) уведення нових порцій поглинача в активну зону у короткого стрижня припиняється, а у довгого – триває, тому переміщення довгого стрижня на цій ділянці, звісно ж, дає більшу зміну інтегральної ефективності, тоді як зміна інтегральної ефективності короткого стрижня відбувається лише за рахунок того, що весь його поглинач із зануренням потрапляє тільки в зону дії більшої густини потоку теплових нейтронів. Зауважимо, що в кінцевій точці цього інтервалу H*, «поглинальний центр» короткого поглинача збігається з точкою максимуму в розподілі густини потоку теплових нейтронів за висотою, і тому саме в цьому положенні величина диференціальної ефективності короткого стрижня – максимальна. Отже, при подальшому опусканні короткого стрижня величина його диференціальної ефективності має почати знижуватися.
Подальше занурення короткого стрижня рівнозначне його витяганню з активної зони (тільки через низ, а не через верх активної зони!). Що це означає? – Це означає, що подальше переміщення стрижня вниз не зв'язує, а вивільняє реактивність реактора. На кривій інтегральної ефективності це відбивається тим, що величина інтегральної ефективності на цій ділянці (ділянка III) не зменшується, а, навпаки, зростає, а величина диференціальної ефективності, починаючи з положення H*, переходить через нуль у від'ємну область.
Положення H*, при якому інтегральна ефективність вкороченого поглинача досягає мінімуму, а його диференціальна ефективність стає нульовою, називається точкою перекидання.
Наявність точки перекидання – характерна особливість характеристик вкорочених стрижнів-поглиначів. І ця особливість вносить додаткову проблему в процес керування ядерним реактором. Проблема полягає в тому, що оператор реакторної установки звикає до певного стереотипу дій при керуванні реактором: якщо реактор, що працює на стаціонарному рівні потужності, починає збільшувати потужність, то для оператора це збільшення завжди означає одне: реактору повідомлено додатну реактивність, яку для збереження стаціонарного рівня потужності потрібно подавити, тобто опустити робочий рухомий поглинач нижче за висотою активної зони, що й робиться без роздумів поворотом ключа керування робочою групою за годинниковою стрілкою. І ця звичка до стандартних дій у разі вкороченого поглинача може іноді відіграти дуже неприємну роль: занурення поглинача нижче від точки перекидання замість подавлення додатної реактивності, навпаки, додасть реактору величину додатної реактивності, що призведе до ще швидшого збільшення потужності.
Для того щоб запобігти виникненню подібних небезпечних ситуацій, нижній кінцевий вимикач сервоприводу вкороченого поглинача обов'язково має встановлюватися не нижче від точки перекидання.
Подальше занурення вкороченого поглинача в активну зону (до положення H*, при якому середина довжини стрижня збігеться із серединою висоти активної зони) дає певну відмінність у характеристиках порівняно з такими для стрижня повної довжини: крива інтегральної ефективності на цій ділянці відокремлюється від кривої інтегральної ефективності довгого поглинача й іде нижче від останньої. Це пояснюється тим, що на цій ділянці (ділянка II) уведення нових порцій поглинача в активну зону у короткого стрижня припиняється, а у довгого – триває, тому переміщення довгого стрижня на цій ділянці, звісно ж, дає більшу зміну інтегральної ефективності, тоді як зміна інтегральної ефективності короткого стрижня відбувається лише за рахунок того, що весь його поглинач із зануренням потрапляє тільки в зону дії більшої густини потоку теплових нейтронів. Зауважимо, що в кінцевій точці цього інтервалу H*, «поглинальний центр» короткого поглинача збігається з точкою максимуму в розподілі густини потоку теплових нейтронів за висотою, і тому саме в цьому положенні величина диференціальної ефективності короткого стрижня – максимальна. Отже, при подальшому опусканні короткого стрижня величина його диференціальної ефективності має почати знижуватися.
Подальше занурення короткого стрижня рівнозначне його витяганню з активної зони (тільки через низ, а не через верх активної зони!). Що це означає? – Це означає, що подальше переміщення стрижня вниз не зв'язує, а вивільняє реактивність реактора. На кривій інтегральної ефективності це відбивається тим, що величина інтегральної ефективності на цій ділянці (ділянка III) не зменшується, а, навпаки, зростає, а величина диференціальної ефективності, починаючи з положення H*, переходить через нуль у від'ємну область.
Положення H*, при якому інтегральна ефективність вкороченого поглинача досягає мінімуму, а його диференціальна ефективність стає нульовою, називається точкою перекидання.
Наявність точки перекидання – характерна особливість характеристик вкорочених стрижнів-поглиначів. І ця особливість вносить додаткову проблему в процес керування ядерним реактором. Проблема полягає в тому, що оператор реакторної установки звикає до певного стереотипу дій при керуванні реактором: якщо реактор, що працює на стаціонарному рівні потужності, починає збільшувати потужність, то для оператора це збільшення завжди означає одне: реактору повідомлено додатну реактивність, яку для збереження стаціонарного рівня потужності потрібно подавити, тобто опустити робочий рухомий поглинач нижче за висотою активної зони, що й робиться без роздумів поворотом ключа керування робочою групою за годинниковою стрілкою. І ця звичка до стандартних дій у разі вкороченого поглинача може іноді відіграти дуже неприємну роль: занурення поглинача нижче від точки перекидання замість подавлення додатної реактивності, навпаки, додасть реактору величину додатної реактивності, що призведе до ще швидшого збільшення потужності.
Для того щоб запобігти виникненню подібних небезпечних ситуацій, нижній кінцевий вимикач сервоприводу вкороченого поглинача обов'язково має встановлюватися не нижче від точки перекидання.