18.4. Кривая энерговыработки активной зоны реактора

Кривой энерговыработки принято называть графическую зависимость суммарных изменений запаса реактивности реактора за счёт четырёх самых медленных физических процессов от величины энерговыработки реактора, а именно за счёт:

а) выгорания топлива;

б) шлакования топлива;

в) воспроизводства топлива и

г) выгорания выгорающего поглотителя.

Кривая энерговыработки позволяет оператору быстрым и наглядным образом решать задачи по нахождению изменений запаса реактивности реактора вследствие четырёх указанных выше процессов, каждый из которых зависит только от момента кампании и определяется только величиной энерговыработки реактора и её приращением:

Dr_w = r_w2 - r_w1 , (18.4.1)

где r_w2 и r_w1 - значения, снимаемые с кривой энерговыработки в последующий и предыдущий моменты кампании (или, соответственно, при значениях энерговыработки реактора W₂ и W₁).

Знак Dr_w в этой формуле учитывается автоматически: если r_w2 > r_w1, величина Dr_w получается положительной, свидетельствуя тем самым, что имеет место высвобождение запаса реактивности, а если знак Dr_w получается отрицательным, то это говорит о том, что имеет место потеря запаса реактивности. В первом случае это физически объясняется тем, что скорость высвобождения реактивности вследствие выгорания выгорающего поглотителя в рассматриваемый период кампании больше суммарной скорости потерь запаса реактивности вследствие выгорания, шлакования и воспроизводства топлива, а во втором, - наоборот.

Возможны три качественно различных типа кривых энерговыработки:

С неблокированным ВП

 _w

С блокированным ВП

0 t

Борный (гадолиниевый) выбег

Без ВП

Рис.18.2. Кривые энерговыработки для реакторов с неблокированным ВП, блокированным ВП

и для реактора без ВП.

Кривая энерговыработки в общем случае характеризуется двумя параметрами: наибольшей расчётной величиной энерговыработки и величиной борного (или гадолиниевого) «выбега», то есть максимальным положительным значением _w в процессе кампании. Величина положительного выбега кривой энерговыработки показывает, каким должен быть минимальный физический вес остальных средств компенсации запаса реактивности реактора, так как высвобождающаяся в процессе кампании положительная реактивность обязательно требует её компенсации.

Если считать моментом окончания кампании активной зоны тот момент времени, когда величина _w становится равной нулю, то из вида кривых следует, что с помощью блокированного ВП можно продлить кампанию активной зоны в большей степени, чем с помощью неблокированного ВП, получив при этом более пологую кривую энерговыработки (с меньшей величиной борного или гадолиниевого «выбега» и более вытянутую во времени).

Применение в энергетических реакторах выгорающих поглотителей позволяет:

а) снизить физический вес подвижных органов компенсации запаса реактивности и мощности их сервоприводов;

б) увеличить кампанию активной зоны реактора;

в) существенно выровнять нейтронное поле в активной зоне, повышая за счёт этого мощность и экономические показатели реакторной установки.