Изменения ТКР при непрерывном изменении температуры содержат систематическую погрешность, если во время разогрева не выполняются изотермические условия опыта. Поэтому заслуживает внимания и другой способ измерения ТКР, заключающийся в стабилизации всех параметров реактора при различных температурах. Естественно, что при разных температурах реактор можно стабилизировать на одном и том же уровне при различных положениях в активной зоне одного или нескольких регулирующих стержней. В типично случае реактора на быстрых нейтронах, когда температуру варьируют в пределах 100 – 200 0С, изменение реактивности значительно и составляет 0,5 – 1 βэф.
Определенные по положению градуированных стержней ТКР могут содержать систематическую погрешность, связанную с зависимостью эффективности от температуры и интерференционными эффектами. Реально удается определить ТКР по эффективностям отградуированных стержней при изменениях температур на 30 – 50 0С с погрешностью 10%.
При исследованиях температурного эффекта реактивности первым способом имеется возможность путем анализа зависимости ρ (Т) определить доплеровский коэффициент реактивности. Дело в том, что изменения реактивности, связанные с расширением топлива, натрия, конструкций реактора, можно считать в первом приближении связанным линейно с изменением температуры. А доплеровская составляющая температурного эффекта реактивности не линейно зависит от температуры. В первом приближении примем, что доплеровская составляющая реактивности изменяется обратно пропорционально температуре. Поэтому можно записать следующую связь между приращением температуры и реактивности
dρ / d Т = α + D / Т, (12.8)
где α – составляющая ТКР, учитывающая все эффекты, кроме доплеровского; D – доплеровский коэффициент реактивности; Т – абсолютная температура.
Полагая, что реактор разогревается начиная с температуры Т0, после интегрирования (12.8) получаем изменение реактивности Δρ в функции приращения температуры ΔТ:
Δρ = α ΔТ + D ln (1 + ΔТ / Т0). (12.9)
Это соотношение можно привести к виду
у = α + Dх, (12.10)
где у = Δρ / ΔТ и х = (1 + Т / Т0) / ΔТ. Измеряя величины Δρ при изменениях температуры ΔТ, получаем множество значений х и у, позволяющих методом наименьших квадратов найти α и D.
Для осуществления такого опыта нужно весьма точные измерения реактивности и температуру. Поскольку при ΔТ ≈ 100 К для типичного случая у изменяется на ~ 5% при изменениях величины х на ~ 20%, требуется измерить относительные изменения реактивности и температуры с погрешностями порядка 1%.
Следует, однако, заметить, что предположение о независимости α от температуры в каждой конкретном случае необходимо принимать весьма критически. Это вызвано тем, что изменение линейных размеров и плотности материалов, вообще говоря, не линейно связано с температурой, поскольку линейные и объемные коэффициенты расширения зависят от температуры. Если указанные нелинейные эффекты значительны, то их можно учесть в уравнениях (12.8) – (12.10). Указанный способ измерения доплеровского коэффициента реактивности вряд ли можно использовать для водо-водяных реакторов, поскольку их ТКР зависит от плотности воды, коэффициент объемного расширения которой изменяется почти вдвое в интервале температур 30 –100 0С.
В корпусных реакторах типа ВВЭР измерения температурного эффекта реактивности оказываются более сложными, поскольку при разогреве теплоносителя в баке реактора изменяется и давление, которое также влияет на реактивность (см. § 12.3). В этом случае приходится производить измерения давления, реактивности и температуры. Если, например, при разогреве теплоносителя температура увеличилась на ΔТ1, а давление – на Δр, то наблюдаемый эффект реактивности Δρ1 обусловлен суммой двух эффектов:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.