Зависимость размножающих свойств реактора от замедлитель-уранового отношения.

Как видно из рисунка, существует некоторое значение (N^з/N^U)_max, соответствующее максимуму k_эф. Увеличение N^з/N^U выше этого значения ведет к уменьшению k_эф благодаря, в основном, уменьшению коэффициента теплового использования (θ). Уменьшение N^з/N^U ниже указанной точки ведет также к уменьшению k_эф, но уже вследствие уменьшения вероятности избежать резонансного захвата (φ).

Если N^з/N^U < (N^з/N^U)_max – реактор является “недозамедленным”, если N^з/N^U > (N^з/N^U)_max, то “перезамедленным”. На практике водо-водяные реакторы конструируются недозамедленными. В этом случае с увеличением температуры воды водо-урановое отношение уменьшается из-за уменьшения плотности воды. И, как следствие, уменьшается k_эф, что способствует саморегулированию реактора.

Если бы реактор был спроектирован перезамедленным, то в этом случае уменьшение водо-уранового отношения, связанное с увеличением температуры, приводила бы к увеличению k_эф. Т.е. эксплуатация перезамедленного реактора связана с большим уровнем ядерной опасности.

6. Управление ядерным реактором. Понятие реактивности. Поведение реактора при скачке реактивности. Понятие о мгновенной критичности реактора.

Управление ядерным реактором может осуществляться:

– путём введения в активную зону веществ, имеющих высокое сечение поглощения. Эта схема реализована во всех энергетических реакторах. Поглотители вводятся в зону в виде специальных регулирующих стержней или в виде добавок к теплоносителю (в реакторах с водой под давлением – борная кислота). Регулирование поглощающими стержнями используется для оперативного изменения реактивности.

Жидкостное регулирование (борной кислотой) применяется для компенсации медленных изменений реактивности, связанных с выгоранием ядерного топлива. В теплоноситель вводится борная кислота Н₃ВО₃, содержащая ядра ¹⁰В поглощающие нейтроны. В начальный период работы реактора когда ядер топлива много, концентрация кислоты максимальна. По мере выгорания топлива концентрация кислоты снижается.

При помещении в активную зону поглощающих элементов, например, бора коэффициент размножения уменьшается (вводится отрицательная реактивность), так как часть нейтронов поглощаясь на ядрах бора, выбывает из цепной реакции. То есть, уменьшается вероятность поглощения нейтронов в топливе. При выводе поглотителей эта вероятность растёт, следовательно, увеличивается коэффициент размножения.

– путём изменения геометрических параметров активной зоны (изменение положения отражателя, внесение или вывод делящихся материалов, введение вытеснителей).

– с помощью изменения интенсивности источника нейтронов

– с использованием различных эффектов реактивности (изменение температуры конструкционных материалов, паросодержания и т.п.). Эффекты реактивности широко используются при управлении энергетическими реакторами (например, продление кампании на мощностном эффекте, когда понизив мощность реактора, можно получить дополнительную реактивность и проработать ещё некоторое время).