Температурные эффекты в гомогенном реакторе

1) Для гомогенного реактора можно отказаться от некоторой части формулы. dm/mdT – нет влияния температуры на размножение на быстрых нейтронах.

Для РТН имеется три определяющие температуры:

· Т_зам – определяющей плотность и макросечения, а через них спектр и температуру нейтронного газа;

· Т_{топлива} – определяющей не только плотность, но и микросечения из-за Доплер-эффекта.

· Т_НГ – зависит от Т_гор, от замедлителя и от состава среды; Т_НГ=Т_зам(1+DВ);

D=(S_{а зам} (k Т_зам))/S_{S зам}(1-q);

2) Зависимость h от температуры

,

Где ;

Для низкообогащенного урана (для рабочих температур) Т>300 ⁰C. a_Т должен быть отрицательным в области рабочих температур, так как этим определяется обратная связь реактивности по температуре, что является обязательным условием устойчивости (саморегулирования). Чем большеa_Т по модулю, тем устойчивее система. Но большое значение a_Т означает необходимость иметь большой запас реактивности на компенсацию температурного эффекта при расхолаживании.

3) Зависимость j от температуры

,

Где j(Т) определяется зависимостью I_эф (Т) от Т, зависит от s_р. Если большое (¥) разбавление (много замедлителя):

– сечение усредняется по спектру Ферми. Интеграл от Т – не зависит, поэтому dI/dT=0, и тогда, если бесконечное разбавление, то dj/dT=0.

В больших реакторах с большим разбавлением урана-238 резонансное поглощение становится независимым от температуры.

Если разбавление не бесконечное, то dI/dT¹0; с ростом температуры растет I_эф для U²³⁸; ; ; . При росте температуры Т­, уменьшается j¯. j - определяет ядерную безопасность, т.к. он мгновенно отвечает на всплески нейтронной плотности.

4) Зависимость q от температуры

В гомогенном реакторе dq_гом/dT =0 – определяется тем, что практически все сечения, входящие в q зависят от температуры одинаково (1/u или 1/ÖЕ).

5) t- характеризуется замедлением быстрых нейтронов и для этой области зависимость от температуры определяется только через концентрацию замедлителя (определяется коэффициентом объемного расширения b)

; ; ;Þ

- всегда отрицателен при нагревании.

Уменьшение концентрации замедлителя при расширении активной зоны увеличивает утечку нейтронов из зоны. Для ВВЭР: b_Н2О=8*10^-4 1/°C.Если R_АЗ=50смÞ (¶К_эф/К_эф¶Т)|_t=-2*8.10^-4 1/°C*(p/60)*33 »-2*10^-4 1/⁰C.

6) Изменение ;

,где S_tr зависит от концентрации замедлителя r.

Таким образом

T – абсолютная температура. Так как S_а зависит от температуры по (1/u)

всегда.

Оценка для ВВЭР с радиусом зоны 50 см дает , т.е. меньше, чем составляющая возраста, т.к. в основном утекают быстрые нейтроны. Для реактора с твердым замедлителем (графитовым) в a_Т второе слагаемое больше. Поэтому a_Т большее влияние оказывает изменение вероятности избежать утечки тепловых нейтронов. Для графитового замедлителя : b=2*10^-5 1/°С - эффект определяется расширением зоны как целого.

7) Зависимость c^-2_г от температуры

- расширение реактора приводит к увеличению утечки. Расширение столба топлива зависит от модели и от состояния реактора. Таблетки разбухают, поэтому расширение идет по оболочке при Т_срреактора Т_зам-ля определяется главным образом L².

Т.к. элементы реактора имеют разные температуры, то существует набор изотермических коэффициентов реактивности по реактору, что является основой для расчета мощностного коэффициента реактивности [a_N]; a_N<0 – должен быть отрицательным по требованиям ядерной безопасности.