Эффекты реактивности

В результате таких правил усреднения сечения радиационного захвата и деления в реакторе очень заметно изменяются в переходных и аварийных режимах. Пример- радикально различное поведение сечений деления урана-235 и плутония-239 при повышении температуры, которое дает положительный температурный эффект реактивности на плутонии и которое, по некоторым оценкам способствовало развитию аварийной ситуации на 4 блоку ЧАЭС. На рисунке П-1 показана зависимость сечения деления урана и плутония от роста температуры.

Раздел НС5. Сечения и связанные с ними эффекты в быстрой области.

Спектр вторичных нейтронов деления выглядит как:

Ф(Е)=ЕХР(Е)Sh(Ö2T).

Средняя энергия нейтронов в спектре- около 2 Мэв. Спектр нейтронов в быстрой области отличается от него за счет сброса энергий на неупругих уровнях урана.

Приложение 1.

Влияние эффектов гетерогенности.

Эффекты гетерогенности в реакторе проявляются через зависимости резонансных интегралов поглощения (деления, захвата) от температуры и степени гетерогенности среды. Эта гетерогенность описывается обычно либо через формулы Гуревича-Померанчука, либо через формализм Бондаренко.

Формулы Гуревича-Померанчука. Считается, что зависимость эффективного резонансного интеграла от размеров блока топлива имеет вид: I_{а э}=А+В*ÖF/M, где F- площадь блока, а М –его масса. Тогда для температуры 300К формулы зависимости I_{а э} для металлического урана и оксида выглядят соответственно:

I_{а э}(мет)=4.05+25.8*ÖF/M (0.07< F/M<0.53) (П1-1)

I_{а э}(окс)=5.55+26.6*ÖF/M (0.08< F/M<0.70) (П1-2)

Несколько лучше идет описание с помощью сечений рассеивателей находящихся в топливе S_м=N_ps_sp где N_p число ядер рассеивателя, s_{sp –}его потенциальное сечение.

Тогда

(П1-3)

где l=4V/F. –средняя хорда блока, а- параметр Бэлла примерно а=1.27.

Температурная зависимость для I_{а э} (Т)= I_{а э} (300) [1+b{ÖT-Ö300}] (П1-4)

b=(0.535+0.47l₀)*10^-2. А l₀ – подкоренное выражение в (П1-3). Таким образом зависимость резонансных интегралов от температуры- это корень из Т.

Иногда берут относительно более "универсальную" формулу для резонансного интеграла:

(П1-4а)

где g-коэффициент затенения в решетке (ориентировочно его значение равно 0.4 в холодном состоянии и 0.34 в горячем), S/M - отношение площади поверхности ТВЭЛа к массе топлива. b={0.535+0.47(S/M)}*10^-2. Т- средняя по АЗ температура топлива(К). Здесь явно видна и зависимость интеграла от средней хорды, и от температуры.

Формализм Бондаренко. Для описания зависимостей вводятся факторы резонанснойсамоэкранировки резонансных интегралов. В качестве параметра, характеризующего внутренние рассеиватели, вводят сечение разбавления (для гомогенной среды) s_о=Sr_is_i/r_o. Это сечение всех изотопов среды кроме основного поглотителя(обычно уран-238) приходящихся на одно ядро основного. Если среда гетерогенна, то к этому гомогенному сечению разбавления добавляют гетерогенную поправку- а/(r_ol_o). Тогда эффективный резонансный интеграл выражается через бесконечный как:

(П1-5)

где f(s_о,,Т) называют фактором резонансной самоэкранировки резонансного интеграла поглощения. Он существенно уменьшает значение бесконечного интеграла, для урана-238 в реакторной среде 20 ^оС, например с 270бн до 20-30, т.е. примерно равен 0.1. С ростом сечения разбавления и температуры стремится к 1 (см рис).

Выбор формализма описания зависимости резонансных интегралов- вопрос вкуса, поскольку реальных расчетов с ними уже никто не ведет, их используют для оценок качественных зависимостей.

Приложение 3.

Таблица 1.

Поиск по сайту: