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:
dNвп/dt = -σaвп Nвп(t) Фвп(t), (18.2.1)
где Фвп - 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 (Фвп), 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 = - σa5 N5(t) Фт(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:
qвп = (dNвп/dt) : (dN5/dt) = dNвп/dN5 = (σaвп/σa5) (Nвп/N5) (Фвп/Фт) (18.2.3)
Относительное поглощение тепловых нейтронов выгорающим поглотителем (qвп) 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:
ρвп = - qвп q = - (σавп q /σa5N5) Nвп (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 (σавп/σa5) зависит только от рода используемого ВП. Чем больше величина микросечения σавп 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 (Nвп). 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 (Фвп/Фт) - средних плотностей потока тепловых нейтронов в ВП и в твэлах реактора. Чем дальше от основного топлива в ячейке располагается ВП, тем больше величина соотношения Фвп/Фт. 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 Фвп/Фт 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:
Социальные комментарии Cackle
|