Общие понятия эффектов реактивности
Величины и общего и оперативного запасов реактивности в процессе эксплуатации реактора изменяются благодаря изменениям потерь реактивности в следующих физических процессах:
выгорание ядерного топлива - процесс непрерывной убыли в работающем реакторе количества ядерного топлива вследствие поглощения его ядрами нейтронов; выгорание приводит к снижению запаса реактивности;
шлакование ядерного топлива - процесс накопления в реакторе стабильных и долгоживущих продуктов деления, участвующих в непроизводительном поглощении нейтронов и, тем самым, снижающих запас реактивности;
воспроизводство ядерного топлива - процесс образования и накопления в работающем реакторе новых типов делящихся ядер, сразу же включающихся в общий цикл размножения нейтронов и, тем самым, повышающих общий запас реактивности;
выгорание выгорающих поглотителей - процесс медленного уничтожения первоначально загружаемых в активную зону неподвижных поглотителей за счёт поглощения ими тепловых нейтронов, приводящего к образованию на их месте слабо поглощающих дочерних продуктов, вследствие чего запас реактивности высвобождается;
отравление реактора - процесс образования в работающем реакторе короткоживущих продуктов деления, участвующих в непроизводительном захвате нейтронов и, тем самым, понижающих запас реактивности при их накоплении и повышающих его при их распаде;
изменение концентрации борной кислоты в воде первого контура - из одного названия можно понять, что увеличение концентрации борной кислоты ведёт к понижению запаса реактивности, а уменьшение - наоборот - к его высвобождению;
температурные изменения реактивности - при отрицательных температурных коэффициентах реактивности топлива и теплоносителя повышение температур этих материалов реактора ведёт к понижению запаса реактивности, а понижение температур - к высвобождению запаса реактивности.
мощностные изменения реактивности – при отрицательных МКР снижение мощности приводит к высвобождению реактивности, а повышение мощности – наоборот – к росту отрицательной реактивности.
Закономерности изменений запаса реактивности реактора во всех этих процессах нам и предстоит рассмотреть в лекциях 4, 5 и на лабораторной работе 1.
3.2 Снижение запаса реактивности с выгоранием и шлакованием ядерного топлива
Эффект выгорания - это эффект снижения реактивности реактора от убыли в нём делящихся нуклидов вследствие поглощения ими нейтронов.
Любой делящийся нуклид поглощает нейтроны, и часть поглощений завершается делениями, а оставшаяся часть - непроизводительными радиационными захватами; но в любом из этих случаев делящиеся нуклиды выгорают.
Поглощение нейтронов свойственно всем делящимся нуклидам на любом уровне энергии нейтронов Е. Например, для ядер урана-235:
,
следовательно, выгорание топлива всегда обусловлено нейтронами любых энергий, присутствующими в реакторном спектре.