Эффекты реактивности, связанные с изменениями технологических параметров реактора, страница 7

                                                                           (12.11)

Если теперь сбросить давление в баке реактора на Δр, то это приведет и к изменению температуры на ΔТ₂. При этом эффект реактивности Δρ₂ также будет суммой двух эффектов:

                                                                       (12.12)

Искомая величина

                                   ∂ρ / ∂Т = (Δρ₁ + Δρ₂) / (ΔТ₁ + ΔТ₂).                             (12.13)

В реакторах на тепловых нейтронах удается измерить вклад в ТКР запаздывающих эффектов, связанных с разогревом замедлителя. Так, при энергетическом пуске реактора РБМК измеряют составляющую ТКР, обусловленную разогревом графита. Такие результаты получают, сравнивая реактора с постоянными температурой воды и мощностью при разных температурах графитовой кладки.

В заключении этого параграфа приведем некоторые результаты измерений ТКР на типичных энергетических реакторах. На водо-водяных реакторах типа ВВЭР-440 ТКР зависит от температуры, от положения регулирующих стержней в активной зоне и от концентрации борной кислоты в замедлителе. При рабочих температурах (260 ⁰С) ТКР лежит в пределах (1,4 ÷3,5)10 ^{– 5} Δk / k_эф на 1⁰С. При больших концентрациях борной кислоты (более 7,6 г/л) ТКР становится положительным. Расчетные ТКР могут отличаться от наблюдаемых значительно, вплоть до 3,5*10^–5Δk/k_эф на 1⁰С [6].

В реакторах на быстрых нейтронах (типа БН-600) ТКР равен 3,5 * 10 ^{– 5} Δk/ k_эф на 1⁰С и очень слабо зависит от температуры и глубины выгорания топлива.

§ 12.3. БАРОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ РЕАКТИВНОСТИ

Барометрический эффект реактивности – это изменение реактивности, обусловленное изменением давления в теплоносителе (замедлителе) реактора. Барометрический эффект характеризуют барометрическим коэффициентом реактивности (БКР), равным отношению приращения реактивности к приращению давления теплоносителя. БКР существенно зависит от конструкции реактора, вида теплоносителя, технологической схемы реактора.

В реакторах типа ВВЭР БКР обусловлен главным образом увеличением плотности воды при росте давления в баке реактора. Увеличение плотности воды приводит к росту концентрации ядер замедлителя и положительному значению БКР. В тех случаях, когда для компенсации запаса реактивности на выгорание используется борная кислота, увеличение давления приводит к росту плотности ядер не только замедлителя. Таким образом появляется отрицательная составляющая БКР. Расчеты и эксперименты показывают, что при концентрации борной кислоты в воде первого контура выше 7,5 г/л БКР становится отрицательным.

Из-за малой сжимаемости воды БКР по абсолютному значению мал и для реакторов типа ВВЭР-440 составляет +2*10 ^{– 6} Δk / k_эф на 0,1 МПа при рабочих концентрациях борной кислоты ~ 6,5 г/л.

В реакторах на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем природа барометрического эффекта другая. Реактивность, возникающая при изменении плотности натрия, очень мала, и его можно пренебречь, тем более что избыточное давление в газовой полости такого реактора невелико и измеряется в пределах всего лишь 0 – 0,05 МПа. Тем не менее, изменение давления в газовой полости реактора приводит к заметному БКР, который может частично объяснен наличием газовых пузырьков в натрии и малыми смещениями конструкций реактора. Наблюдаемые значения БКР в реакторах с урановым топливом положительны и составляют 1*10 ^{– 4} Δk /k_эф на 0,1 МПа.

В реакторах на быстрых нейтронах БКР измеряется на физических уровнях мощности в условиях, когда остальные параметры, кроме давления, поддерживаются постоянными. Так на реакторе БН-600 было изменено давление в газовой полости реактора на 0,05 МПа за время порядка 15 мин, при этом наблюдался небольшой температурный дрейф в активной зоне (менее ⁰С/ч), который исключили, даже не прибегая к измерениям зависимости Т от времени.