Главная >> Лекции по ядерной физике

18.2. Факторы, определяющие скорость выгорания ВП.

Продуктами выгорания и бора и гадолиния являются слабые шлаки третьей группы, их микросечения поглощения очень малы. С учётом этого дифференциальные уравнения выгорания ВП будет иметь простой вид:
                       dN_вп/dt = -σ_a^вп N_вп(t) Ф_вп(t),                                        (18.2.1)
 
где Ф_вп - среднее значение плотности потока тепловых нейтронов, пронизывающих ВП.
В этом уравнении, кроме переменной концентрации ядер выгорающего поглотителя, находится величина плотности потока тепловых нейтронов в среде, содержащей выгорающий поглотитель (Ф_вп), в общем случае отличающаяся от плотности потока тепловых нейтронов в топливе твэлов (ВП чаще всего располагается отдельно от твэлов, в специальных борно-бериллиевых или гадолиний-бериллиевых стержнях). Поэтому для получения связи с основной контролируемой характеристикой реактора (его мощностью) необходимо к уравнению (18.2.1) присоединить уравнение выгорания основного топлива:
                                   dN₅/dt = - σ_a⁵ N₅(t) Ф_т(t) .                                            (18.2.2)

Если почленно разделить уравнения (18.1) и (18.2), то в левой части получается величина относительного поглощения тепловых нейтронов выгорающим поглотителем:
q_вп = (dN_вп/dt) : (dN₅/dt) = dN_вп/dN₅ = (σ_a^вп/σ_a⁵) (N_вп/N₅) (Ф_вп/Ф_т)           (18.2.3)
 
Относительное поглощение тепловых нейтронов выгорающим поглотителем (q_вп) есть доля тепловых нейтронов, поглощаемых ВП, приходящаяся на каждый поглощаемый ядрами урана-235 тепловой нейтрон.
Потери реактивности за счёт поглощения тепловых нейтронов выгорающим поглотителем находится  так же, как и потери реактивности от шлакования топлива:
ρ_вп = - q_вп q = - (σ_а^вп q /σ_a⁵N₅) N_вп                         (18.2.4)

Таким образом, доля поглощения тепловых нейтронов в ВП, а, следовательно, и потери реактивности за счёт наличия выгорающего поглотителя, определяются:
 
1. Родом (или типом) выгорающего поглотителя, поскольку величина отношения микросечений (σ_а^вп/σ_a⁵) зависит только от рода используемого ВП. Чем больше величина микросечения σ_а^вп применяемого в реакторе выгорающего поглотителя, тем большую величину запаса реактивности он  способен “сковать” в рассматриваемый момент кампании, а, значит, и высвободить в результате его выгорания.
 

1. Начальной загрузкой выгорающего поглотителя в активную зону, поскольку она определяет величину концентрации ядер ВП (N_вп). Кроме того, эта же величина зависит от степени разбавления выгорающего поглотителя оксидом бериллия (чем более разбавлен ВП оксидом бериллия, тем меньше величина его ядерной концентрации).
 
2. Способом размещения ВП в активной зоне реактора.  Способ размещения ВП оказывает главное влияние на величину соотношения (Ф_вп/Ф_т) - средних плотностей потока тепловых нейтронов в ВП и в твэлах реактора. Чем дальше от основного топлива в ячейке располагается ВП, тем больше величина соотношения Ф_вп/Ф_т. Следовательно, путём вариаций расположения стержней с ВП можно регулировать начальную (и не только начальную) скорость выгорания ВП, а, значит, и скорость высвобождения реактивности в реакторе.
           *) На величину отношения Ф_вп/Ф_т влияет не только расположение стержней с ВП в тепловыделяющих сборках, но и упоминавшаяся выше степень разбавления ВП оксидом бериллия: являясь хорошим замедлителем, ВеО с повышением его количества в содержимом стержней с ВП может существенно снизить поглощающие свойства среды, содержащей ВП, из-за чего в стержнях с ВП может существенно ослабляться внутренний блок-эффект, то есть - существенно повышаться средняя величина плотности потока тепловых нейтронов в стержнях с ВП, которая и определяет скорость выгорания ВП.
 

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: