Блокированные (самоэкранированные) выгорающие поглотители

Блоки выгорающего поглотителя с большим сечением поглощения рассматриваются как гетерогенная решетка из абсолютно черных стерж­ней в условно гомогенизированной активной зоне.

Введение в активную зону СВП приводит к заметной деформа­ции нейтронного поля в области его расположения, которая замет­но уменьшается по мере обгорания блока (см. рис.).

Блоки или стержни СВП сначала обгорают по поверхности, затем поверхностные слои становятся прозрачными, начинается выгорание следующих слоев.

Характер изменения радиального распределения нейтронного потока Ф по ячейке СВП при увеличении энерговыработки реактора от Q₁ до Q₂

Борный выбег уменьшается и может быть полностью исключен, в то же время эффект действия поглотителя смещается на вторую половину кампании.

Но слишком большая степень блокирования может привести к тому, что в конце кампании в зоне останется много невыгоревшего поглотителя и это не даст полностью реализовать деление оставшегося урана.

Разумеется наи­лучшего эффекта можно достичь комбинированным применением гомогенных и самоэкранированных ВП.

Интегральная и диффиринциальная характеристики РО СУЗ.

Важными характеристиками стержней СУЗ являются их интегральная и дифференциальная характеристики.

Дифференциальная эффективность стержня СУЗ – это отношение изменения реактивности (подкритичности) при пошаговом вводе в активную зону реактора отдельного стержня СУЗ к величине шага перемещения этого стержня. Полученная величина приписывается середине перемещаемого участка стержня. Характеризуя эффективность участка стержня СУЗ на различных высотных участках активной зоны в сформировавшемся нейтронном поле, дифференциальная эффективность используется для оценки формы высотного энергораспределения и коэффициента неравномерности энергораспределения по высоте активной зоны

dρ dz= F(z),

т.е. изменение реактивности при перемещении стержня на единицу длины в различных по высоте положениях.

Интегральная эффективность стержня СУЗ (вес) – это изменение реактивности (подкритичности) при вводе в активную зону реактора отдельного стержня СУЗ от ВК до НК. Интегральная эффективность стержня СУЗ используется для экспериментальной оценки формы радиально-азимутальногознергораспределения и коэффициента неравномерности энергораспределения по радиусу активной зоны.

Среднее распределение нейтронного потока по высоте реактора, интегральные и дифференциальные характеристики стержней СУЗ в рабочем и холодном состояниях представлены на рис. 3.4, 3.5 и 3.6.

Рабочее состояние Холодное состояние

Рис. 3.4. Среднее распределение нейтронного потока по высоте АЗ реактора

Рис. 3.5. Интегральные характеристики РР:

а − в рабочем состоянии;б − в холодном

Глубина погружения ст. СУЗ по УП, м

Рис. 3.6. Дифференциальная характеристика стержня СУЗ:

1 − в рабочем состоянии;2 − расхоложенном

Исходя из представленных интегральных и дифференциальных характеристик при управлении реактором, необходимо помнить:

• величина вносимой реактивности зависит как от места расположения стержня СУЗ и относительного распределения нейтронного потока по радиусу (плато, периферия), так и положения стержня СУЗ по высоте реактора и относительного распределения нейтронного потока по высоте;48

•на расхоложенном разотравленном реакторе вся эффективность стержня СУЗ реализуется в верхней части активной зоны (от 0 до 3 м по УП). Поэтому при компенсации избыточной положительной реактивности после погружения стержня СУЗ более 3 м по УП он уже не вносит отрицательной реактивности и для дальнейшей компенсации оставшейся положительной реактивности необходимо набрать следующий стержень СУЗ, находящийся на ВК;

•автоматический регулятор на малой мощности (МКУ) необходимо устанавливать в положение 1 ± 0,5 м по УП, так как в этом положении он имеет максимальную эффективность. При погружении более чем до 3 м по УП его необходимо установить в положение 1 м по УП за счет погружения других стержней СУЗ.

Минимальная эффективность системы управления и защиты должна быть такой, чтобы при переходе из рабочего состояния на номинальной мощности с максимально допустимым запасом реактивности в состояние с максимальным эффективным коэффициентом размножения (разотравленное, расхоложенное), реактор оставался заглушенным и имел подкритичность не менее 1 %.

Для реактора РБМК эта величина определяется суммой следующих эффектов реактивности:

разотравление реактора Xe135;

расхолаживание графита от рабочих температур до 280 °С; расхолаживание всего реактора от 280 до 20°С; мощностной эффект.

В связи с тем, что эффекты реактивности сильно изменяются от начальной загрузки до стационарного состояния, выбирают максимальную сумму этих эффектов.

Она имеет место на начальной загрузке, когда эффект расхолаживания большой положительный, мощностной коэффициент максимальный, а эффект расхолаживания графита −нулевой.

Эту величину можно оценить следующим образом:

ρXе ≈ 2,98 % ,

ρt =10×10−5 (284−20)= 2,64 % ,ρw = 2,2×10−6 ×3200=0,7 % .