ОТРАВЛЕНИЕ РЕАКТОРА КСЕНОНОМ

Реактивность может меняться в результате действия эффектов отравления и шлакования активной зоны. В результате деления ядер урана и плутония образуются разнообразные ядра-осколки деления и ядра-продукты радиоактивного распада осколков. В частности, 135Хе обладает большим сечением захвата нейтронов sa≈3,5·106 барн при энергии нейтронов 0,025 эВ. Около 5% ядер 135Хе образуются непосредственно после деления, а 95% после распада 135I. Небольшая доля 135I образуется не непосредственно при делении, а в результате радиоактивного распада другого осколка 135Te. Период полураспада 135Te очень мал, поэтому в расчетах предполагается, что весь 135I образуется непосредственно при делении. Цепочка b- распада:

. )

Период полураспада 135Te близок к 2 мин, поэтому после деления ядра 135Te практически сразу же превращаются в ядра 135I. Периоды полураспада 135I и 135Хе равны соответственно 6,7 часов и 9,2 часа, то есть ксенон живет в 1,4 раза дольше, чем йод.

Баланс ядер 135I и 135Хе и в реакторе описывается системой уравнений:

;

,

где - концентрация ядер соответственно йода и ксенона; - выход йода и ксенона на одно деление тяжелого изотопа (235U, 239Pu, 241Pu); Σf- макроскопическое сечение деления топлива, см-1; - плотность потока тепловых нейтронов, нейтр/(см2×с); - постоянные распада йода и ксенона, с-1; sХе- микроскопическое сечение поглощения нейтронов изотопом 135Хе, см2.

При строгом рассмотрении значения Σf и sХе должны быть усреднены по спектру тепловых нейтронов в реакторе, который определяется температурой топлива и замедлителя, концентрацией борной кислоты в теплоносителе, компоновкой ТВС с топливом в активной зоне, концентрацией ядер 135Хе и т.д.

При условии =const; =const (т.е. при условии постоянства мощности и нейтронного потока) уравнения (8.2) и (8.3) можно решать аналитически:

,

где - равновесная концентрация ядер 135I.

Равновесная концентрация ядер 135Хе определяется из выражения

)

Как следует из приведенных формул, стационарная (равновесная) концентрация ядер 135I и 135Хе зависит от плотности нейтронного потока, причем концентрация 135Хе зависит от него нелинейно.

При работе реактора на стационарной мощности 100% примерно через 40 ч устанавливается стационарное отравление 135Хе, равное 2,9% . В этот момент наступает равновесие образования ядер 135Хе из 135I и исчезновение их в результате радиоактивного распада и выжигания нейтронным потоком. С ростом мощности стационарное отравление 135Хе увеличивается нелинейно).

 

При изменении мощности реактора с N1 до N2 баланс ядер 135I и 135Хе нарушается, что вызывает переходные процессы с изменением реактивности реактора. При уменьшении мощности имеет место уменьшение реактивности реактора, так как в результате снижения мощности нейтронного потока уменьшается выжигание ксенона нейтронами, а его поступление из 135I, количество которого в начальный момент определяется прежним уровнем мощности, не меняется, что приводит к росту концентрации ядер 135Хе и увеличению отравления. Это явление называют йодной ямой. Наибольшая глубина йодной ямы имеет место при сбросе нагрузки реактора со 100% до нуля и достигается через 9 часов после сброса нагрузки. В дальнейшем по мере уменьшения количества ядер 135I и, следовательно, количества образующихся ядер 135Хе реактивность возрастает. При подъеме мощности отравление реактора ксеноном первоначально уменьшается (происходит разотравление) вследствие интенсивного выжигания возросшим нейтронным потоком 135Хе, поступление которого из 135I некоторое время остается соответствующим более низкому уровню мощности. Затем возросшее поступление ядер 135Хе из 135I компенсирует высвобожденную реактивность и вносит дополнительное отравление за счет увеличения концентрации ядер 135Хе

Время достижения максимальной глубины йодной ямы зависит от процента снижения мощности реактора. Например, если при полном сбросе нагрузки со 100% максимум отравления достигается через 9 ч, то при сбросе нагрузки со 100 до 50% он достигается через 5 ч. Полное время переходных процессов, обусловленных 135Хе, равно примерно 40¸50 ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стационарное отравление Хе-135 для различных уровней Отравление Хе-135 при выходе на разные уровни мощности






Дата добавления: 2016-07-18; просмотров: 4188; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.01 сек.