Влияние ксенона на работу реакторов в переходных режимах.

Как отмечалось выше, скорость изменения концентрации ¹³⁵Xe определяется тремя процессами:

1) образование ¹³⁵Xe в результате распада ¹³⁵I;

с другой – выведение из реактора ксенона вследствие:

2) поглощения ксеноном нейтронов,

3) его распада.

Все три процесса имеют неодинаковые скорости и различное влияние на концентрацию ¹³⁵Xe (а, следовательно, на реактивность реактора) в режимах набора мощности и остановки.

После остановки реактора, т.е. при нулевом потоке нейтронов, поглощение нейтронов на ¹³⁵Xe отсутствует. На изменение концентрации ¹³⁵Xe в этом случае влияют два конкурирующих процесса:

1) распад ¹³⁵I оставшегося после работы реактора. Заметим, что его концентрация пропорциональна потоку нейтронов (или мощности) в реакторе перед его остановкой (стационарная концентрация, получаемая приравниванием правых частей системы к 0):

2) распад ¹³⁵Xe.

На рисунке показано относительное изменение концентрации ¹³⁵Xe после момента остановки для разных значений потока нейтронов перед остановкой. Концентрация ¹³⁵Xe достигает максимального значения через ~ 10 часов после остановки. Значение максимума тем выше, чем больший поток нейтронов был в реакторе перед его остановкой. Поскольку образование в реакторе ¹³⁵Xe равносильно вводу в него отрицательной реактивности, абсолютное значение которой пропорционально концентрации ксенона, то изменение реактивности во времени ведет себя точно так же, как и концентрация ¹³⁵Xe.

Зависимость относительной концентрации Xe¹³⁵ после останова реактора от времени.

Уменьшение реактивности реактора после его остановки, обусловленное отравлением ксеноном, называется йодной ямой, т.к. причиной этого эффекта является β – распад ¹³⁵I. Максимальная глубина йодной ямы при Ф ~ 5·10¹⁴ н/см² с достигается через ~ 10 часов после остановки.

Чтобы избежать попадания в йодную яму вновь пускать реактор следует в возможно короткий срок после его остановки и при наличии достаточного запаса реактивности для компенсации отрицательной реактивности.

При отсутствии необходимого запаса реактивности реактор может быть пущен вновь не ранее чем через 20-40 часов (время выхода из йодной ямы, т.е. время распада ¹³⁵Xe до приемлемого уровня), в зависимости от потока нейтронов в реакторе перед его остановкой (от 10¹³ до 10¹⁴ н/см² с). При потоке менее ~ 5∙10¹² н/см² с йодная яма практически отсутствует.

Явление подобно йодной яме, но значительно меньших масштабах и объясняемое тем же самым физическим механизмом, возникает при переходе с большего уровня мощности на меньший. При переходе с меньшей мощности на большую наблюдается эффект обратный йодной яме - концентрация ¹³⁵Xe вначале уменьшается, что объясняется большим его выгоранием на больших потоках нейтронов, и только через некоторое время (~ 10 – 15 часов) начинает увеличивается.

Изменение концентрации Xe¹³⁵ в переходных режимах реактора.