Особенности кинетики холодного реактора с источником. Пуск реактора

Для пуска холодного ЯР необходимы начальные нейтроны, чтобы запустить ЦР. Эти нейтроны могут появиться либо из космического излучения, либо из реакций спонтанного деления урана.

Известно, что 1 т природного урана дает около 1,5×10⁴ нейтр/с. Если ЯР запускается после останова, то в нем есть уже свободные нейтроны. Их появление обусловлено фотонейтронными реакциями и излучением осколков деления.

На практике из соображений безопасности часто используют искусственные внешние источники нейтронов (Ra-Be, Po-Be, Pu-Be) мощностью q=10⁶-10⁷.

Рассмотрим пуск холодного ЯР в одногрупповом “точечном” приближении ЯР.

(8)

(9)

Здесь r_под=1-k_эф– отрицательная реактивность, называемая подкритичностью ЯР; q – мощность источника нейтронов в ед. объема. При ρ_под>>β ЗН можно не учитывать. В этом случае уравнения кинетики вырождаются в одно уравнение:

(10)

Решение уравнения (10) имеет вид

(11)

т.е. ЯР ведет себя как размножающая среда с коэффициентом умножения 1/r_под. Установившееся значение плотности нейтронов, мощности, нейтронного потока (все эти величины ведут себя одинаково) определяется выражением:

(12)

При достижении критического состояния (k_эф=1) плотность нейтронов будет изменяться по линейному закону (в (4) второе слагаемое будет =n₀)

При удалении источника нейтронов из критического ЯР он останется на том уровне мощности, который был достигнут в момент удаления.

При решении практических задач используют решение (11), заменив время жизни МГН t на среднее время жизни поколения с учетом ЗН:

(13)

и учитывая, что для МГН

Из уравнений (11), (12) следует, что скорость увеличения мощности в подкритическом состоянии определяется подкритичностью и скоростью ее изменения

(14)

Из уравнения (9) следует, что при постоянной скорости высвобождения реактивности скорость роста мощности обратно пропорциональна r²_под. Основным условием обеспечения ядерной безопасности при пуске ЯР является выведение ЯР в контролируемое надкритическое состояние с допустимым периодом разгона и надежным исключением возможности высвобождения r ³ b_эф(разгон на МГН).