а. Збагачення палива. Зі збільшенням збагачення палива (x) у ньому зростає концентрація ядер 235U, а, отже, зростає й частка теплових нейтронів, що їх поглинають ядра 235U, тобто величинаq. Це справедливо і для гомогенних, і для гетерогенних реакторів.
х ↑→ N5 ↑→ θ ↑
б. Співвідношення кількостей ядер урану та сповільнювача в комірці. Це співвідношення в загальному випадку дорівнює:
u = NuVu / NзVз, (7.2.30)
а в окремих випадках називається уран-водним відношенням (для реакторів з водяним сповільнювачем) або уран-графітовим відношенням (стосовно реакторів з графітовим сповільнювачем).
Чим вища величина u, тим більше ядер урану в комірці, і (за незмінного збагачення палива) - більша й кількість ядер 235U, а, отже, вища величина частки теплових нейтронів, що їх поглинають ядра 235U, тобто θ.
u↑→ NuVu ↑→ N5Vu ® θ↑
в. Момент кампанії активної зони. У процесі кампанії активної зони енергетичного реактора основне паливо в ній (235U) вигоряє, поступаючись місцем уламкам поділу, що утворюються, які згодом марно поглинають теплові нейтрони. З цього можна було б зробити висновок, що величина q у процесі кампанії має безперервно спадати, незважаючи на приріст величини q, який одержується в процесі кампанії за рахунок накопичення в реакторі, що працює, вторинного палива (239Pu).
Але це не так, оскільки для забезпечення сталого критичного режиму роботи реактора з його активної зони безперервно видаляються штатні регулювальні поглиначі, іде безперервний процес одночасного вигоряння самовигоряльних поглиначів (СВП), здійснюється регулярне видалення з теплоносія рідкого поглинача (борної кислоти), - так що величина q у процесі кампанії підтримується практично незмінною з огляду на необхідність підтримання стану критичності реактора. г. Температура в активній зоні. Середні температури палива й сповільнювача в енергетичному реакторі, що працює на потужності (незалежно від його типу), завжди взаємопов'язані, і (принаймні за сталої витрати теплоносія через активну зону реактора) характер цього взаємозв'язку - прямий: чим вищий рівень потужності реактора, тим вища середня температура палива в твелах і тим вища середня температура сповільнювача в ньому. Але так буває не завжди: наприклад, у ВВЕР, що працює за програмою зі сталою середньою температурою теплоносія, збільшення теплової потужності реактора, хоча й одержується за рахунок збільшення середньої температури паливної композиції в твелах реактора, але практично не впливає на величину середньої температури води в його активній зоні.
Вплив температури палива на величину q простежується через її вплив на характеристику внутрішнього блок-ефекту в твелах реактора - величину коефіцієнта екранування F. Якщо температура паливної композиції в твелах зростає, то в паливній композиції (як у будь-якій іншій речовині) збільшується довжина дифузії теплових нейтронів. Це означає, що теплові нейтрони, які надходять зі сповільнювача, мають можливість глибше проникати всередину паливної композиції, за рахунок чого радіальний розподіл густини потоку теплових нейтронів усередині твела вирівнюється, через що середньорадіальне значення густини потоку теплових нейтронів у твелі Фсерт наближається до його максимального значення на поверхні паливної композиції. Величина коефіцієнта екранування F = Фп/Фсерт при цьому зменшується, а величина коефіцієнта використання теплових нейтронів q - росте, оскільки твел починає ефективніше поглинати теплові нейтрони всім своїм об'ємом, поглинання йде з більшою швидкістю, бо поглинання теплових нейтронів відбувається за вищого значення середньої густини потоку теплових нейтронів у твелі.
Другий канал впливу температури на величину q, хоча й не такий істотний, але все ж помітний, - через температурний вплив на характеристику зовнішнього блок-ефекту - величину відносного надлишкового поглинання теплових нейтронів у сповільнювачі кожної комірки. Збільшення температури сповільнювача призводить до збільшення довжини дифузії теплових нейтронів у ньому, що також тягне за собою радіальне вирівнювання розподілу Ф(r) у сповільнювачі комірки, а це призводить до зменшення відносного надлишкового поглинання теплових нейтронів у сповільнювачі комірки (E), унаслідок чого величина коефіцієнта використання теплових нейтронів у кожній комірці (і в усьому реакторі) зростає.
Таким чином, зі зростанням температури в активній зоні величина q однозначно росте, даючи позитивний внесок у величину температурного ефекту реактивності реактора.
х ↑→ N5 ↑→ θ ↑
б. Співвідношення кількостей ядер урану та сповільнювача в комірці. Це співвідношення в загальному випадку дорівнює:
u = NuVu / NзVз, (7.2.30)
а в окремих випадках називається уран-водним відношенням (для реакторів з водяним сповільнювачем) або уран-графітовим відношенням (стосовно реакторів з графітовим сповільнювачем).
Чим вища величина u, тим більше ядер урану в комірці, і (за незмінного збагачення палива) - більша й кількість ядер 235U, а, отже, вища величина частки теплових нейтронів, що їх поглинають ядра 235U, тобто θ.
u↑→ NuVu ↑→ N5Vu ® θ↑
в. Момент кампанії активної зони. У процесі кампанії активної зони енергетичного реактора основне паливо в ній (235U) вигоряє, поступаючись місцем уламкам поділу, що утворюються, які згодом марно поглинають теплові нейтрони. З цього можна було б зробити висновок, що величина q у процесі кампанії має безперервно спадати, незважаючи на приріст величини q, який одержується в процесі кампанії за рахунок накопичення в реакторі, що працює, вторинного палива (239Pu).
Але це не так, оскільки для забезпечення сталого критичного режиму роботи реактора з його активної зони безперервно видаляються штатні регулювальні поглиначі, іде безперервний процес одночасного вигоряння самовигоряльних поглиначів (СВП), здійснюється регулярне видалення з теплоносія рідкого поглинача (борної кислоти), - так що величина q у процесі кампанії підтримується практично незмінною з огляду на необхідність підтримання стану критичності реактора. г. Температура в активній зоні. Середні температури палива й сповільнювача в енергетичному реакторі, що працює на потужності (незалежно від його типу), завжди взаємопов'язані, і (принаймні за сталої витрати теплоносія через активну зону реактора) характер цього взаємозв'язку - прямий: чим вищий рівень потужності реактора, тим вища середня температура палива в твелах і тим вища середня температура сповільнювача в ньому. Але так буває не завжди: наприклад, у ВВЕР, що працює за програмою зі сталою середньою температурою теплоносія, збільшення теплової потужності реактора, хоча й одержується за рахунок збільшення середньої температури паливної композиції в твелах реактора, але практично не впливає на величину середньої температури води в його активній зоні.
Вплив температури палива на величину q простежується через її вплив на характеристику внутрішнього блок-ефекту в твелах реактора - величину коефіцієнта екранування F. Якщо температура паливної композиції в твелах зростає, то в паливній композиції (як у будь-якій іншій речовині) збільшується довжина дифузії теплових нейтронів. Це означає, що теплові нейтрони, які надходять зі сповільнювача, мають можливість глибше проникати всередину паливної композиції, за рахунок чого радіальний розподіл густини потоку теплових нейтронів усередині твела вирівнюється, через що середньорадіальне значення густини потоку теплових нейтронів у твелі Фсерт наближається до його максимального значення на поверхні паливної композиції. Величина коефіцієнта екранування F = Фп/Фсерт при цьому зменшується, а величина коефіцієнта використання теплових нейтронів q - росте, оскільки твел починає ефективніше поглинати теплові нейтрони всім своїм об'ємом, поглинання йде з більшою швидкістю, бо поглинання теплових нейтронів відбувається за вищого значення середньої густини потоку теплових нейтронів у твелі.
Другий канал впливу температури на величину q, хоча й не такий істотний, але все ж помітний, - через температурний вплив на характеристику зовнішнього блок-ефекту - величину відносного надлишкового поглинання теплових нейтронів у сповільнювачі кожної комірки. Збільшення температури сповільнювача призводить до збільшення довжини дифузії теплових нейтронів у ньому, що також тягне за собою радіальне вирівнювання розподілу Ф(r) у сповільнювачі комірки, а це призводить до зменшення відносного надлишкового поглинання теплових нейтронів у сповільнювачі комірки (E), унаслідок чого величина коефіцієнта використання теплових нейтронів у кожній комірці (і в усьому реакторі) зростає.
Таким чином, зі зростанням температури в активній зоні величина q однозначно росте, даючи позитивний внесок у величину температурного ефекту реактивності реактора.