Reactivitatea unui reactor nuclear

Reactivitatea unui reactor nuclear - o cantitate adimensional ce caracterizează comportamentul reacției în lanț de fisiune în miezul reactorului al unui reactor nuclear și este exprimat prin relația:

în care k e f> este un factor eficient de multiplicare a neutronilor. Reactivitatea reactorului depinde de materialele de formă, de orientare în ea și proprietățile neutronice ale acestor materiale. Este un parametru integral al unui reactor nuclear, care se caracterizează prin întregul reactor ca întreg.

In cazuri diferite, pentru comoditatea valorii de reactivitate poate fi exprimată ca procent, efective fracțiile neutroni întârziate. dolari și cenți t. d.

Comunicarea cu puterea

În funcție de semnul de reactivitate a puterii reactorului de neutroni se comportă în mod diferit. De exemplu, în absența unei surse interne de neutroni și feedback-urile într-un reactor nuclear trei stări diferite.

Dacă ρ = 0. k e f = 1 = 1>. puterea de neutroni nu este schimbat. Aceasta se numește starea critică a reactorului.
Dacă ρ> 0. k e f> 1> 1>. crește puterea de neutroni. O astfel de stare se numește reactor supercritic.
Dacă ρ <0. k e f <1 <1> . producția de neutroni este redusă. Această condiție se numește reactor subcritice.

Mai precis, este inclusă reactivitatea care p ca parametru într-un model simplu aproximativă a unui reactor nuclear, care a fost înregistrată în punctul de apropiere:

În cazul în care N (t) - numărul total de neutroni în reactor, C (t) - numărul emițătorilor neutroni întârziate. β - fracțiune efectivă a neutronilor întârziate, λ. s - 1> - constanta de timp dezintegrarea emițători de neutroni întârziată, Λ (ρ). s - înseamnă durata de viață a neutronilor prompte în reactor (în funcție de reactivitatea), S (t) - intensitatea celorlalte surse de neutroni (dezintegrarea spontană, pornind sursa de neutroni, etc ...).

Trebuie remarcat faptul că reactoarele nucleare ale comportamentului câmpului de neutroni este mult mai complex decât în modelul de mai sus. Câmpul neutron depinde spațiale variabile, unghiulare și energie din influența diferitelor tipuri de feedback-uri, efecte otrăvesc, arde și așa mai departe. Luarea în considerare a acestor factori conduce la un câmp de ecuații cu neutroni neliniare integro-diferențial, ceea ce implică faptul că legătura dintre reactivitatea reactorului și capacitatea este foarte condiționată.

Utilizarea în practică

Reactivitatea este utilizat pe scară largă în practică, deoarece acest parametru este convenabil pentru caracterizarea gradului de deviere de la reactorul de stare critică. De exemplu, prin construirea dependența reactivității adâncimea de imersie a tijei absorbant în miez poate defini o poziție a tijei, la care puterea de reactor este constantă.

În plus, reactivitatea are aditivitate proprietate care permite regulatori atribuie valori corespunzătoare pentru randamente mici abateri de la zero (aproape critic starea reactorului) (de exemplu, greutate tija).

Folosind reactivitatea introduce conceptele care caracterizează o aproximare mai întâi, stabilitate și siguranță a plantelor reactor: efectele și raporturile de reactivitate.

În practică, exploatarea centralelor nucleare și efectele rapoartelor de reactivitate sunt utilizate ca

repere pentru evaluarea nivelului de siguranță a reactorului nuclear;
cadre peste care verificarea software-ului de calcul al reactorului.

Din aceste motive, la instalațiile existente ale reactorului se efectuează periodic măsoară efectele și raporturile de reactivitate.

În general, în ciuda utilizării pe scară largă a reactivității termenul și derivații săi, precum și utilizarea acestora în practică pentru a prezice comportamentul real al unui reactor nuclear este condiții foarte limitate pentru punerea în aplicare a abordării punct: dimensiunea fizică mică a reactorului sau omogene, mici în perturbație.

Unități de reactivitate

Reactivitate - o cantitate adimensional. este doar un număr, și unități speciale pentru măsurarea reactivității nu este necesară. Cu toate acestea, în practică diversele unități relative și convenționale sunt utilizate pentru a măsura. În primul rând, reactivitatea poate fi măsurată ca procent. adică, în unități egale cu o sutime a unității, care rezultă din definiția reactivității. În al doilea rând, reactivitatea este măsurată în ore reciproce. Acest aparat este utilizat pentru reactivitate mică, cu perioadele de dimensiuni ale reactorului. oră inversă există o reactivitate, care corespunde perioadei constante în reactor timp de 1 h. In final, reactivitatea este măsurată în unități de β (fracțiunea de neutroni întârziate) sau de dolari și cenți. Un dolar este acceptat reactivitate egală cu beta și cenți ridica la sutimi de această reactivitate.

Deoarece p = β este valoarea limită gestionată de reactivitatea reactor cu neutroni întârziată, este clar de ce o astfel de valoare reactanță este luată ca unitate, mai mult valoarea absolută a acestei unități depinde de tipul de combustibil. Astfel, β 239 Pu (0,0021 sau 0,21%), de trei ori mai mici decât p 235 U (0,0065 sau 0,65%) și reactivitatea, exprimată în unități absolute nu este întotdeauna indică modul în care este aproape de valoarea limită. Reactivitatea în cenți este întotdeauna exprimată ca o fracțiune din limita, iar această reprezentare este reactivitatea universală.

Reactivitatea unui reactor nuclear este modificat prin deplasarea lanțului în controalele active ale zonei de reacție - o formă cilindrică sau altă formă de bare de control, materialul care conține substanțe care absorb puternic neutronii (cadmiu bor, etc ...). O astfel de tijă cu imersiune completă aduce reactivitate negativă în miezul reactorului sau, cum se spune, leagă reactivitatea reactorului în câteva miimi. Cantitatea de reactivitate de legare depinde atât de material și dimensiunea tijei, și pe imersiune în spațiul de bază, deoarece numărul de neutroni absorbit în materialul tijei depinde de fluxul de neutroni, care este minimă în părțile periferice ale miezului. Prin îndepărtarea tijei din reactivitatea miezului este însoțită de eliberarea, precum și o tijă întotdeauna se deplasează de-a lungul axei sale, reactivitatea increment caracterizată printr-o schimbare în poziția capătului de bază tijă. Când complet scufundată tijă asociată maximă posibilă reactivitate, cu toate acestea, deplasarea tijei printr-o fracție predeterminată din lungimea sa totală, cum ar fi o sutime de a cauza cea mai mică schimbare în reactivitate reactor, deoarece la sfârșitul deplasează tija în cel mai mic flux de neutroni

Dacă tija este pe jumătate încărcată, se leagă jumătate posibila reactivitatea, dar acum mișcarea tijei în aceeași porțiune de lungime până maximă, urmată de eliberarea de reactivitate. In acest ultim caz, cantitatea de reactivitate eliberată depășește de două ori reactivitatea medie, se leagă aceeași fracție lungimea tijei. Dacă pentru definiteness presupune că legarea deplină reactivitatea tijă egală cu 5 x 10 -3. tija de eliberare reactivitate atunci când se deplasează la o sutime din lungimea sa nu depășește 10 -4. Înălțimea miezului reactorului este de obicei mai mult de un metru, iar poziția capătului tijei de comandă este fixat cu o precizie mult mai mare decât un centimetru. Rezultatul este că reactantele în intervalul de la zero la reactivitatea maximă a reactorului poate fi controlată cu o precizie de 10 -5. și perioade de echilibru. corespunzând acestor mici reactivitate măsurate ore. În absența controlului întârziat cu neutroni reactivitate până la 10 -5 ar fi insuficiente.