В переходном режиме необходимо принимать во внимание не только увеличение мощности, но и другие эффекты. Например, реактивность реактора зависит от расхода теплоносителя при остальных неизменных характеристиках. Если вывод реактора на мощность происходит длительное время (десятки часов), то необходимо принимать во внимание изменение реактивности, связанное выгоранием топлива, с нестационарным отравлением. Кроме того, измеренный эффект реактивности при подъеме мощности не позволяет определить МКР, существенно зависящий от уровня мощности, на котором он измеряется.
Имеются сложности и при определении МКР в случае небольших изменений мощности реактора, поскольку все технические параметры не удается оставлять неизменными и приходится принимать во внимание эффекты реактивности, связанные с нестационарными процессами. Другими словами, в действующем энергетическом реакторе почти невозможно создать условия, при которых можно было бы в чистом виде измерить МКР.
Рассмотрим следующий способ определения МКР. Пусть реактор находится в стационарном состоянии на мощности ω1. Введем небольшую положительную реактивность ρ0. Мощность реактора начнет возрастать до некоторого нового стационарного состояния ω1 + ∆ω = ω2, поскольку МКР отрицателен. Введенная положительная реактивность скомпенсирует ряд эффектов. Запишем баланс реактивности, полагая, что температурный, мощностной и другие коэффициенты реактивности в интервале мощностей ω1 - ω2 постоянны:
(12.22)
где ∂ρ/∂Т = ТКР; ∂ρ/∂ω ≡ МКР; ∂ρ/∂р ≡ БКР; ∂ρ/∂ξ – коэффициент реактивности, обусловленный выгоранием топлива и нестационарными процессами; t* - время, за которое установился новый стационарный режим.
Из этого баланса реактивности можно найти МКР, если заранее были измерены ∂ρ/∂Т; ∂ρ/∂р и ∂ρ/∂ξ. Ясно, что погрешность определения МКР таким способом будет тем больше, чем меньше вклад (∂ρ/∂ω) ∆ω в баланс реактивности.
Оценим, как связаны изменения мощности ∆ω и ρ0, на примере реактора на быстрых нейтронах, для которого в первом приближении можно пренебречь БКР и изменениями реактивности, обусловленными выгоранием топлива и нестационарными процессами. В этом случае введенная реактивность ρ0 после стабилизации реактора компенсируется температурным и мощностным эффектами реактивности:
ρ0 = | ∂ρ/∂ω | (ω2 – ω1) + | ∂ρ/∂Т | (Т2 – Т1), (12.23)
где ω1и Т1 – начальные уровень мощности и температура теплоносителя на входе в реактор; ω2, Т2 – уровень мощности и температура теплоносителя после стабилизации.
Из (12.23) находим искомые МКР:
(12.24)
Таким образом, измерив температуру теплоносителя на входе в активную зону до (Т1) и после (Т2) подъема мощности, а также уровни мощности ω1и ω2, можно определить МКР, если заранее был измерен ТКР.
Оценим, каких величин ∆ω, ∆ Т можно ожидать при заданных ρ0. В определенном интервале мощностей для реакторов можно считать, что изменение входной температуры теплоносителя линейно связано с изменением мощности, полагая, что температура питательной воды парогенератора постоянна.
Для конкретного случая предположим
В таком приближении получим следующее соотношение между приращением мощности и реактивности:
(12.25)
Типичное значение ∆ω / ρ0 для реакторов с тепловой мощностью ~ 1500 МВт по порядку величин составляет 10 – 3 МВт /% ∆k/kэф.
Полученное соотношение показывает, что допустимы малые возмущения реактивности, поскольку при ρ0 ≈ 10% βэф приращение мощности составит ~ 100 МВт или ~ 7% номинальной мощности такого реактора, как БН-600, при этом входная температура возрастает на ~ 7 0С.
Погрешность, с которой может быть определен МКР в такого рода опытах, оценим из следующего соотношения, которое получено из (12.24):
(12.26)
где δω – относительная погрешность измерения уровня мощности; К= (ω2 – ω1) / ρ0; ∆ρ0, ∆(ТКР), ∆(∆Т) – абсолютные погрешности определения введенной реактивности, ТКР и приращение температуры соответственно.
Полагая, что δω = 0,01; ∆ρ0 = 1,4*10 – 3% ∆k/kэф; ∆(∆Т) = 1 0С и погрешность в ТКР ~ 10%, получаем (для ω0 / ωном = 0,7)
∆(МКР) = 10 – 3 [1,2*10 – 5 / ρ02 + 60*10 - 5] ½.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.