15.2. Энерговыработка реактора

Энерговыработка реактора (W) - это полное количество энергии, выработанное

реактором на данный момент времени с начала кампании его активной зоны.

Если реактор работает на постоянном уровне мощности N_p определённое время t, то ясно, что за это время он выработает W = N_p t единиц энергии.

Если реактор работает на разных постоянных уровнях мощности (N_pi) различные отрезки времени (t_i) (профессионалы говорят: работает в “рваном ритме”), то приращение величины энерговыработки, очевидно, составит:

. (15.2.1)

Величину энерговыработки реактора (и её приращения) на АЭС измеряют во внесистемных единицах – МВт ^.часах, МВт ^. сутках, или ГВт ^. сутках (если речь идёт о больших энерговыработках).

Энерговыработка - величина аддитивная, то есть величина энерговыработки в какой-то момент кампании t₂ всегда является суммой энерговыработки в предыдущий момент t₁ и приращения энерговыработки реактора за промежуток времени его работы от t₁ до t₂:

W(t₂) = W(t₁) + DW(t₁®t₂) (15.2.2)

В самом общем случае произвольных непрерывных во времени изменений мощности реактора N_p(t) величина энерговыработки должна находиться как интеграл:

(15.2.3)

На АЭС величины энерговыработки реактора непрерывно высчитываются автоматическими интеграторами по данным, поступающим от системы внутриреакторного контроля.

15.3. Потери запаса реактивности с выгоранием топлива.

С учётом того, что величина произведения N_p t = W(t), вид решения уравнения выгорания становится более простым и общим:

. (15.3.1)

То есть теперь уменьшение концентрации топлива в процессе кампании активной зоны можно на графике отразить не семейством прямых, а одной прямой:

N₅(W)

N_5o tg a =

a

0 W

Рис.15.2. Линейный характер уменьшения концентрации ²³⁵U с энерговыработкой реактора.

Но так как величина концентрации N₅(t) пропорционально связана с величиной коэффициента использования тепловых нейтронов q(t), который даёт пропорциональный вклад в величину эффективного коэффициента размножения нейтронов в реакторе k_э(t), который практически пропорционально связан с величиной реактивности реактора r (в области небольших отклонений k_э от единицы), то получается, что величина потерь реактивности, обусловленных выгоранием топлива, практически отслеживает величину уменьшающейся концентрации топлива в процессе кампании. Поэтому график потерь запаса реактивности за счёт выгорания топлива в зависимости от энерговыработки реактора оказывается столь же однозначным и линейным, как и график изменения самой концентрации ²³⁵U.

Таким образом, основной для оператора практический вывод из сказанного по поводу выгорания состоит в том, что потери реактивности (запаса реактивности) с выгоранием топлива в процессе кампании прямо пропорциональны величине энерговыработки реактора.

И хотя здесь был рассмотрен самый простой случай, в котором закономерность процесса выгорания иллюстрировалась на примере выгорания только одного урана-235, линейный характер выгорания в зависимости от величины энерговыработки реактора свойственен и для реального многокомпонентного топлива энергетического реактора в произвольный период кампании (то есть с учётом выгорания и ²³⁸U, и ²³⁹Pu, и ²⁴¹Pu).

(W)

0 W

Рис.15.2. Характер убывания запаса реактивности в процессе кампании реактора за счёт

выгорания основного топлива (²³⁵U).