Эффективности борной кислоты

Подстановка (22.3.4) в (22.3.5) с последующей операцией дифференцирования даёт следующее выражение для дифференциальной эффективности борной кислоты:

. (22.4.1)

Из вида выражения (22.4.1) можно сделать следующие выводы:

а) Величина дифференциальной эффективности борной кислоты, в отличие от интегральной эффективности, не зависит от абсолютной величины концентрации её в контуре (С). Действительно, в (22.4.1) в явном виде величина С отсутствует.

б) Величина a_с существенно зависит от уровня мощности (N_p), на котором работает реактор. Величина (вспомните: ) пропорциональна уровню мощности реактора. Следовательно, абсолютная величина дифференциальной эффективности борной кислоты при прочих равных условиях оказывается обратно пропорциональной величине мощности, на которой работает реактор. Чем больше уровень мощности реактора, тем (и во столько же раз) меньше абсолютное значение дифференциальной эффективности борной кислоты.

в) Величина дифференциальной эффективности борной кислоты изменяется в процессе кампании активной зоны реактора, а именно растёт с энерговыработкой реактора W (или с ростом степени выгорания ядерного топлива z). Допустите на минуту, что реактор в течение всей кампании работает на постоянном уровне мощности (то есть величина произведения ). Величина коэффициента использования тепловых нейтронов в течение всей кампании поддерживается постоянной (несмотря на выгорание и шлакование ядерного топлива) за счёт удаления борной кислоты и выгорания выгорающего поглотителя (q_о=q(z)=idem). Но средняя величина плотности потока тепловых нейтронов в топливе твэлов Ф_т(z)=Ф_о/(1-z) для поддержания в процессе кампании постоянного уровня мощности всё же увеличивается, а вместе с ней приблизительно в той же степени увеличивается и величина средней плотности потока тепловых нейтронов в замедлителе-теплоносителе . Вот почему, несмотря на то, что величина произведения в знаменателе , величина дифференциальной эффективности борной кислоты a_с(z) в процессе кампании растёт приблизительно пропорционально величине 1/(1-z).

г) Наконец, величина дифференциальной эффективности борной кислоты a_с в любой момент кампании зависит от величины средней температуры теплоносителя. Дело здесь не только (и не столько) в том, что температура теплоносителя пропорциональна температуре нейтронов Т_н, с возрастанием которой максвелловский спектр тепловых нейтронов ужестчается, вследствие чего снижаются величины эффективных сечений поглощения ²³⁵U и бора в теплоносителе. Величина их отношения:

даже несколько возрастает, но только за счёт того, что величина фактора Весткотта для сечения поглощения ²³⁵U c ростом Т_н уменьшается. С температурным возрастанием указанного отношения сечений абсолютная величина a_с возрастает.

Более того, рост температуры теплоносителя, как известно, приводит к некоторому ослаблению внешнего блок-эффекта (= к снижению относительного поглощения тепловых нейтронов в замедлителе), благодаря чему возрастает величина коэффициента использования тепловых нейтронов q, что также приводит к некоторому увеличению абсолютной величины a_с.

Но с ростом температуры теплоносителя снижается его плотность, вследствие чего (см. ф.(22.4.1)) абсолютная величина a_с уменьшается.

То есть в итоге происходит конкуренция двух положительных (ядерных) факторов против одного отрицательного (плотностного). Расчёт (и практика) показывают, что превалирующим из них в реакторах типа ВВЭР является плотностной фактор, то есть (по крайней мере, на заключительной стадии разогрева реактора) величина дифференциальной эффективности борной кислоты снижается.

Учёт изменения реактивности ВВЭР за счёт ввода борной кислоты наиболее важен во время работы реактора на мощности. Этот ввод (или, наоборот, вывод) осуществляется всегда в конкретный момент кампании активной зоны (то есть в момент, когда известна величина энерговыработки W). Но точные значения величин дифференциальной эффективности борной кислоты обычно просчитываются лишь для некоторых моментов кампании: как правило, в начале и конце кампании, а также в моменты, когда величина энерговыработки имеет более или менее «круглые» значения – 50, 100, 150, 200, 250 э.с. , например:

Таблица 22.1 Дифференциальная эффективность борной кислоты ВВЭР-1000 в различные

моменты кампании активной зоны

W, э.с.
aс, %/г/кг	- 1.525	- 1.642	- 1.560	-1.576	- 1.593	- 1.608	- 1.623

Поэтому для повышения точности расчётов оператор должен прибегать к более или менее точному определению величины a_с в данный момент кампании путём линейной интерполяции табличных значений. То есть, если, например, требуется найти a_с в момент кампании W = 138 э.с., то из таблицы извлекаются крайние значения a_с того интервала, в котором находится величина W (в данном случае при W = 100 э.с. и 150 э.с.), и производится линейная интерполяция по стандартной формуле:

То есть в этом случае величина дифференциальной эффективности борной кислоты: