Эффекты реактивности, связанные с изменениями технологических параметров реактора, страница 8

Рис. 12.2. Изменение реактивности реактора БН-600 при медленном спаде (а) и быстром росте (б) давления в газовой полости:

• - эксперимент; — - экстраполяция экспериментальных точек.

На рис. 12.2 приведены экспериментальные зависимости реактивности реактора БН-600 от времени. В указанных на рисунке интервалах времени 1 и 3 давление было неизменным, а в интервале 2 давление изменялось. На левом графике давление снижалось от 0,15 до 0,05 атм, а на правом поднималось от 0,25 до 0,35 атм. В абоих случаях реактивность до и после изменения давления линейно растет с температурой, что связано с медленным падением температуры со скоростью ~ 0,3 ⁰С/ч. Значение БКР находится из графиков как алгебраическая сумма наблюдаемого изменения реактивности во временном интервале 2 и изменения реактивности вследствие дрейфа температуры за время 2, причем температурная скорость дрейфа реактивности определяется по участкам 1 и 3 [38].

В реакторах ВВЭР, как уже отмечалось ранее, в «чистом» виде измерить БКР трудно, поскольку в нем давление и температура взаимосвязаны. В § 1.2 было показано, каким образом могут быть разделены ТКР и БКР.

§ 12.4 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ РЕАКТИВНОСТИ

Гидродинамический эффект реактивности обусловлен изменением скорости движения теплоносителя и заметен в реакторах на быстрых нейтронах. Обусловлен этот эффект следующими причинами. Регулировка скорости теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах осуществляется путем изменения скоростей вращения главных циркуляционных насосов первого контура. ТВС в реакторе не закреплены жестко. Поэтому включение насосов или увеличение числа их оборотов приводит к появлению сил, которые стремятся разделить ТВС одну от другой. Таким образом, зона «разваливается». Это дает потерю реактивности. С ростом скорости теплоносителя увеличивается давление внутри ТВС. Если в натрии есть пузырьки газа, то их объем уменьшается и в реакторе с урановым топливом появляются положительный эффект реактивности. В реакторах с плутониевым топливом уменьшение объема газовых пузырьков создает отрицательный эффект реактивности. Таким образом, наблюдаемый эффект реактивности при изменении числа оборотов циркуляционных насосов является суммой гидродинамического и барометрического эффектов реактивности. Разделить эти эффекты сложно, так как измеренный БКР может быть обусловлен не только наличием пузырьков газа в натрии.

Измерение гидродинамического эффекта реактивности (ГДЭР) сопряжено со следующими трудностями. Включения насосов приводит к нагреву натрия, причем эти эффекты (ГДЭР и температурный) оказываются одного порядка. Чтобы уверенно отделить ГДЭР от температурного эффекта, необходимо вариации числа оборотов насосов произвести за малое время, тогда на температурные эффекты реактивности можно уверенно внести поправку. На рис. 12.3 для иллюстрации показана зависимость реактивности при изменении числа оборотов насосов от 250 до 900 об/мин на реакторе БН-600. Если при 250 об/мин температура в реакторе падала со скоростью 1 ⁰С/ч, о чем свидетельствует рост реактивности, то посте вывода насосов на работу с максимальным числом оборотов реактивность стала падать – начался разогрев активной зоны за счет энергии вращающихся насосов. Наблюдаемый эффект реактивности при увеличении оборотов от 250 до 900 об/мин составил 4,5*10 ^–2 β_эф [38].

Рис. 12.3 Зависимость от времени реактивности реактора на быстрых нейтронах при быстром измерении числа оборотов насосов первого контура

Рис. 12.4. Нестационарное отравление теплового реактора ксеноном. При t = - 60 ч реактор выведен на мощность с потоком Ф₀ (указаны на графике). При t = 0 происходит мгновенное изменение мощности от потока Ф₀ до потока Ф₁