что такое коэффициент реактивности
Паровой коэффициент реактивности
В реакторе с жидким теплоносителем, например водой, часть теплоносителя может испаряться, образовывая пузырьки пара (пусто́ты в теплоносителе). В кипящих реакторах — это нормальный режим работы, в двухконтурных реакторах с водой под давлением, кипение в активной зоне может начаться из-за аварии (см. Авария на АЭС Три-Майл-Айленд в США в 1979 году). Увеличение содержания пара может приводить как к росту реактивности (положительный паровой коэффициент), так и к её уменьшению (отрицательный паровой коэффициент), это зависит от нейтронно-физических характеристик.
Возможность получения разного знака вносимой реактивности обусловлено тем, что вода является с одной стороны хорошим замедлителем нейтронов, но с другой — и достаточно сильным поглотителем. Таким образом, при изменении плотности теплоносителя имеют место два конкурирующих явления: изменение замедляющих и поглощающих свойств среды. В зависимости от состава активной зоны, суммарный эффект может быть как положительным, так и отрицательным. Таким образом, грубо можно считать, что паровой коэффициент реактивности является разностью двух значительных по величине эффектов: замедления и поглощения.
Коэффициент реактивности существенно определяет динамические свойства реакторной установки, а также является одним из составляющих мощностного коэффициента реактивности.
Отрицательная величина парового коэффициента реактивности благоприятна для свойств самозащищенности реактора, поскольку означает, что при неожиданном увеличении парообразования (что обычно является либо следствием роста мощности либо снижения расхода теплоносителя через реактор), он будет самозаглушаться. Кроме этого, отрицательное значение парового коэффициента реактивности повышает нейтронно-физическую и теплогидравлическую устойчивость реакторной установки.
Положительная величина парового коэффициента реактивности допустима только при условии, что во всех эксплуатационных режимах быстрый мощностной коэффициент реактивности отрицателен. Так, для современных реакторов РБМК допускается коэффициент реактивности Подробнее: Электрический элемент
Запрос ПИД перенаправляется сюда. ПИД-регулятору посвящена соответствующая статьяПламенно-ионизационный детектор (ПИД) — детектор, используемый в газовой хроматографии, в основном, для обнаружения в газовых смесях органических соединений. Впервые создан в 1957 году в CSIRO, Мельбурн, Австралия.
Для контроля расхода и учёта воды и теплоносителя с 60-х годов прошлого века в промышленности применяются ультразвуковые (акустические) расходомеры. Неоспоримые достоинства ультразвуковых расходомеров: малое или полное отсутствие гидравлического сопротивления, надежность (так как нет подвижных механических элементов), высокая точность, быстродействие, помехозащищённость – определили их широкое распространение.
Динамическая нагрузка — нагрузка, характеризующаяся быстрым изменением во времени её значения, направления или точки приложения и вызывающая в элементах конструкции значительные силы инерции. Динамические нагрузки испытывают детали машин ударного действия, таких, как прессы, молоты и т. д. Детали кривошипно-шатунных механизмов также испытывают во время работы значительные динамические нагрузки от изменения величины и направления скоростей, то есть наличия ускорений. К динамическим нагрузкам относят.
КОЭФФИЦИЕНТЫ И ЭФФЕКТЫ РЕАКТИВНОСТИ
Коэффициенты реактивности определяются как изменение реактивности при изменении определенной характеристики активной зоны.
Коэффициенты реактивности по определенному параметру позволяют определить величину введенной реактивности при известной величине отклонения параметра:
Размножающие свойства активной зоны и, следовательно, запас реактивности реактора ВВЭР сильно зависят от температуры активной зоны. Как правило, с увеличением температуры, в частности при подъеме мощности, запас реактивности ВВЭР падает (это явление используется для обеспечения безопасности управления реактором). Изменение запаса реактивности при повышении температуры активной зоны обусловлено рядом явлений, происходящих в замедлителе-теплоносителе и в топливе. Это, в первую очередь, уменьшение плотности воды с ростом температуры, приводящее к снижению числа атомов замедлителя в единице объема и, как следствие, к уменьшению замедляющей способности воды. Вследствие этого, а также из-за увеличения кинетической энергии ядер замедлителя (водорода) при повышении температуры воды происходит ужесточение спектра нейтронов, приводящее к изменению нейтронных сечений ядер топлива, теплоносителя и конструкционных материалов и, следовательно, нейтронно-физических характеристик решетки активной зоны. Повышение температуры топлива увеличивает резонансный захват нейтронов изотопом 238 U (эффект Допплера).
Наиболее важную роль при повышении температуры активной зоны играют эффекты:
1) уменьшение сечения поглощения нейтронов в воде, подчиняющегося закону 1/v;
2) уменьшение сечения рассеяния и плотности воды и связанное с этим снижение замедляющей способности воды;
3) уменьшение сечения поглощения и деления урана и трансурановых элементов;
4) увеличение резонансного захвата нейтронов в топливе (эффект Допплера);
5) уменьшение сечения поглощения нейтронов цирконием и ниобием.
Одни из этих эффектов вносят положительный, другие – отрицательный вклад в суммарный температурный эффект. Эффект 1 вносит положительный вклад за счет уменьшения поглощения нейтронов в воде. Эффект 2 дает отрицательную составляющую, которая, как правило, превышает все положительные составляющие температурного эффекта. Эффекты 3 и 4 также уменьшают реактивность активной зоны. Эффект 5 вносит небольшую положительную компоненту в температурный эффект.
Дополнительное влияние на температурный эффект реактивности связано с накоплением при выгорании топлива изотопов плутония. Изотопы 239 Pu и 241 Pu имеют большие сечения деления и поглощения при энергии нейтронов около 0,3 эВ. Изотопы 240 Pu и 242 Pu имеют сильные резонансы поглощения при энергии, примерно равной 1 эВ. С повышением температуры активной зоны происходит уширение резонансов изотопов плутония, но при этом значительнее проявляется обратное влияние блокировки резонансов. В сумме накопление изотопов плутония вносит положительный вклад в температурный эффект реактивности.
При расчетах нейтронно-физических характеристик ВВЭР рассматривается несколько коэффициентов реактивности:
1) 
— коэффициент реактивности по температуре воды;
2) 
— коэффициент реактивности по температуре топлива;
3) 
— коэффициент реактивности по давлению водного теплоносителя (барометрический);
4) 
— коэффициент реактивности по плотности воды;
5) 
— коэффициент реактивности по мощности;
6) 
— коэффициент реактивности по концентрации борной кислоты в воде.
Температурный коэффициент реактивности определяется как отношение изменения реактивности реактора к изменению средней температуры воды.
Температурный коэффициент реактивности определяется как отношение изменения реактивности реактора к изменению средней температуры топлива.
Сумма коэффициентов реактивности по температуре воды и топлива является температурным коэффициентом реактивности реактора 
и определяется как изменение реактивности при изменении средней температуры воды и топлива в реакторе. Величина температурного коэффициента реактивности
Очевидно, что в экспериментах на реакторе практически невозможно определить температурные коэффициенты по воде и топливу в отдельности. Как правило, определяется суммарный температурный коэффициент реактивности при работе на ничтожно малой мощности и разогреве воды главными циркуляционными насосами. Коэффициенты по воде и топливу в отдельности можно оценить только расчетом или в косвенных экспериментах на критических сборках.
При подъеме мощности реактора происходит дополнительное увеличение температуры топлива, которая становится выше температуры теплоносителя. Кроме того, появляется температурный перепад между центром и поверхностью твэла. Увеличение температуры топлива дополнительно уменьшает реактивность за счет эффекта Допплера. Это уменьшение реактивности называют мощностным коэффициентом реактивности
Мощностной и температурный коэффициенты реактивности не остаются постоянными во всем интервале рабочих температур реактора. С ростом температуры воды абсолютное значение отрицательного коэффициента реактивности по температуре воды увеличивается, коэффициента реактивности по мощности уменьшается.
В течение работы загрузки реактора коэффициент реактивности по температуре воды и топлива увеличивается по абсолютному значению, что является следствием накопления плутония и осколков деления и уменьшения концентрации борной кислоты.
Коэффициент реактивности по давлению теплоносителя в ВВЭР мал, так как вода является слабосжимаемой жидкостью. Однако при резком увеличении давления в 1-ом контуре, например при подготовке к пуску, возможно резкое высвобождение реактивности. В связи с этим, а также из прочностных соображений скорость увеличения давления в 1-ом контуре нормирована.
Качественная зависимость барометрического (¶r/¶Р), температурного по воде (¶r/¶ТВ) и температурного по воде и урану (¶r/¶ТВ+U) коэффициентов реактивности от концентрации борной кислоты.
Борная кислота вводится в теплоноситель для компенсации запаса реактивности и для равномерного распределения поглотителя по активной зоне, что позволяет также увеличить допустимую мощность реактора и увеличить глубину выгорания топлива. Уменьшение неравномерности энерговыделения обусловлено тем, что раствор борной кислоты изменяет нейтронно-физические характеристики всей активной зоны, в то время как поглощающие стержни действуют преимущественно на близлежащие районы зоны.
Однако при компенсации запаса реактивности борной кислотой необходимо считаться с уменьшением по абсолютному значению отрицательного температурного коэффициента реактивности ВВЭР. Причиной этого является уменьшение плотности раствора борной кислоты с ростом температуры, которое влечет за собой снижение концентрации поглощающих ядер 10 В в единице объема теплоносителя. При увеличении концентрации борной кислоты этот эффект усиливается. В некоторой мере присутствие борной кислоты в теплоносителе увеличивает по абсолютному значению отрицательный коэффициент реактивности по температуре топлива, поскольку сечение поглощения изотопа 10 В подчиняется закону 1/v, и, кроме того, преимущественное поглощение тепловых нейтронов малой энергии приводит к ужесточению спектра нейтронов.
Влияние борной кислоты на коэффициент реактивности по температуре топлива значительно меньше, чем на коэффициент реактивности по температуре воды. При больших концентрациях борной кислоты температурный коэффициент реактивности может стать положительным, что противоречит требованиям ПБЯ РУ АС. Поэтому при расчетах ВВЭР выбирают топливные загрузки со значениями борной кислоты, обеспечивающими устойчивый отрицательный температурный коэффициент во всем диапазоне положений рабочей группы ОР СУЗ].
Исходное состояние 1:
· зона свежая после перегрузки
· Хе, Sm = 0 Δρ = 18,6%
· органы регулирования вверху.
Увеличиваем температуру теплоносителя до средней рабочей температуры
300ºC – разогреваем теплоноситель. До той же температуры также разогревается топливо. В данном технологическом процессе проявится температурный эффект, отрицательно влияющий на Кэфф. и состоящий из двух компонент:
· эффект по температуре топлива – ΔρТт
· зона свежая после перегрузки
· Хе, Sm = 0
· органы регулирования вверху
Поднимаем мощность реактора до номинального значения. Вместе с мощностью растет температура ТВЭЛ, обеспечивая перепад температур «топливо-теплоноситель» пропорциональный тепловому потоку.
Увеличение температуры топлива так же уменьшает Кэфф. Эта вызывается известным Допплер-эффектом и соответственно, уменьшением вероятности избежать резонансного захвата. На практике это называется мощностным эффектом ΔρN.
Зависимость ΔρN от мощности так же не линейная. Но в отличие от дифференциального температурного эффекта 
уменьшается с ростом N.
Мощностной эффект благоприятно влияет и на неравномерность энерговыделения, поскольку снижает нейтронный поток в участках ТВЭЛ с максимальной температурой, т.е. снижает там и энерговыделение. Это влияние значительно и важно как элемент саморегулирования зоны.
· зона свежая после перегрузки
· Хе, Sm = 0
· органы регулирования вверху
Начинается эксплуатация реактора на мощности. Уран-235 выжигается, появляются продукты деления – шлаки – отдельные элементы которых имеют значительные сечения поглощения. Оба процесса уменьшают Кэфф. По известным причинам среди элементов шлаков выделены Хе и Sm. Равновесная концентрация Хе достигается в течение
Условно считаем, что она достигается сразу же с подъемом мощности. Эффект стационарного отравления Хе весьма значителен. Он зависит от уровня мощности, на которой достигается равновесная концентрация. Для номинальной мощности
· зона свежая после перегрузки
· N = 100% Кэфф. =1,12
· Хе – соответствует стационарному отравлению
· Sm = 0
· органы регулирования вверху
Приблизительно в течение 10 суток достигается стационарная концентрация Sm. Будем считать условно, что это произошло в начале кампании. Отрицательная реактивность, вносимая Sm, составляет — 0,6%.
· зона свежая после перегрузки
· N = 100% Кэфф. = 1,11
· Хе – соответствует стационарной концентрации
· Sm – соответствует стационарной концентрации
Оставшиеся 10% скомпенсируем, введя борную кислоту. Эффективность борной кислоты при рабочей температуре 300ºC составляет ∂ρ/∂СH3BO3 = 1,9% г H3BO3/кг H2O.
Эффекты реактивности ВВЭР-1000
Дата добавления: 2016-07-18 ; просмотров: 7852 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Мощностной коэффициент реактивности
Изменение реактивности может происходить из-за изменения температуры различных материалов (температурный коэффициент реактивности), из-за изменения содержания пара в теплоносителе (паровой коэффициент реактивности) и других процессов. Некоторые из них протекают медленно, поэтому для определения мощностного коэффициента важно через какое время после изменения мощности измеряется новая реактивность реактора. Различают полный мощностной коэффициент, измеренный после того, как все долговременные процессы завершились и быстрый мощностной коэффициент, учитывающий лишь те процессы, которые протекают достаточно быстро (за время, сравнимое со временем реакции системы управления и операторов).
Одной из физических причин отрицательного мощностного коэффициента реактивности является уменьшение сечения захвата нейтронов с ростом температуры. В результате, при повышении скорости ядерной реакции растёт тепловая мощность реактора, в результате чего растёт температура ядерного топлива, что приводит к уменьшению сечения захвата нейтронов и, в свою очередь, к снижению реактивности. Описанная закономерность обеспечивает устойчивость работы ядерного реактора.
Связанные понятия
2,7 раза). Величина, обратная реактивности. Измеряется в секундах. Наряду с мощностью (измеряемой в процентах) является одной из основных нейтронно-физических характеристик работающего ядерного реактора. На работающем ядерном реакторе измеряется с помощью Аппаратуры Контроля Нейтронного Потока (Аппаратура контроля нейтронного потока).
Электрическим элементом называют конструктивно-завершённое, изготовленное в промышленных условиях изделие, способное выполнять свои функции в составе электрических цепей.
Химические лазеры — разновидность газовых лазеров, в которых источником энергии служат химические реакции между компонентами рабочей среды. Химические лазеры непрерывного действия могут достигать высокого уровня мощности и используются в промышленности для резки и создания отверстий.
Что такое коэффициент реактивности
Состояние работающего реактора характеризуется коэффициентом размножения k в активной зоне. Вместо k для описания поведения реактора часто используется другая величина – реактивность ρ:
 Рис. 1. Зависимость реактивности реактора от времени для различных потоков нейтронов J. Отчет времени начинается с момента остановки реактора |
В реакторах с высоким значением потока тепловых нейтронов (свыше 10 13 на см 2 в секунду) реактивность заметно спадает после остановки реактора и восстанавливается лишь через несколько десятков часов. На рис. 1 приведена зависимость реактивности от времени после остановки реактора для нескольких значений потока тепловых нейтронов. Это явление называется “йодной ямой”. Механизм йодной ямы таков. При делении 235 U или 239 Pu медленными нейтронами с вероятностью 6% получается осколок 135 Те (теллур), который через 0.5 мин путем β-распада превращается в изотоп иода 135 I. Этот изотоп тоже β-активен, но период его полураспада уже равен 6.7 ч. Продуктом распада 135 I является изотоп ксенона 135 Xe, уже упоминавшийся в начале как сильнейший поглотитель тепловых нейтронов. Изотоп 135 Xe в свою очередь претерпевает β-распад c периодом 9.2 ч и превращается в практически стабильный изотоп цезия 135 Сs. Период полураспада изотопа 135 Сs равен двум миллионам лет (продукт – стабильный изотоп бария 135 Ва). Из всей этой цепи распадов нам важен лишь отрезок
.
В работающем с постоянной мощностью реакторе устанавливается определенная равновесная концентрация ядер 135 Хе. При больших потоках тепловых нейтронов эта равновесная концентрация мала из-за убыли 135 Хе в результате поглощения нейтронов. Интенсивность поглощения пропорциональна потоку нейтронов. При остановке реактора поглощение превращается, а накопившийся в реакторе изотоп 135 I продолжает распадаться. В результате количество 135 Хе начинает расти (см. закон радиоактивного распада) до тех пор, пока не распадается заметная доля иода. Это приводит к временному снижению реактивности реактора. При ограниченном запасе реактивности из-за йодной ямы реактор не удается запускать вскоре после остановки. Например, при запасе реактивности 0.1 и потоке медленных нейтронов 10 14 частиц в секунду на см 2 через полчаса после остановки реактор нельзя запустить в течение полутора суток.
Паровой коэффициент реактивности
Парово́й (пусто́тный) коэффицие́нт реакти́вности — величина, используемая для оценки влияния содержания пара в теплоносителе на реактивность ядерного реактора.
В реакторе с жидким теплоносителем, например водой, часть теплоносителя может испаряться, образовывая пузырьки пара (пусто́ты в теплоносителе). В кипящих реакторах — это нормальный режим работы, в двухконтурных реакторах с водой под давлением, кипение в активной зоне может начаться из-за аварии (см. Авария на АЭС Три-Майл-Айленд в США в 1979 году). Увеличение содержания пара может приводить как к росту реактивности (положительный паровой коэффициент), так и к её уменьшению (отрицательный паровой коэффициент), это зависит от нейтронно-физических характеристик.
Возможность получения разного знака вносимой реактивности обусловлено тем, что вода является с одной стороны хорошим замедлителем нейтронов, но с другой — и достаточно сильным поглотителем. Таким образом, при изменении плотности теплоносителя имеют место два конкурирующих явления: изменение замедляющих и поглощающих свойств среды. В зависимости от состава активной зоны, суммарный эффект может быть как положительным, так и отрицательным. Таким образом, грубо можно считать, что паровой коэффициент реактивности является разностью двух значительных по величине эффектов: замедления и поглощения.
Коэффициент реактивности существенно определяет динамические свойства реакторной установки, а также является одним из составляющих мощностного коэффициента реактивности.
Отрицательная величина парового коэффициента реактивности благоприятна для свойств самозащищенности реактора, поскольку означает, что при неожиданном увеличении парообразования (что обычно является либо следствием роста мощности либо снижения расхода теплоносителя через реактор), он будет самозаглушаться. Кроме этого, отрицательное значение парового коэффициента реактивности повышает нейтронно-физическую и теплогидравлическую устойчивость реакторной установки.
Положительная величина парового коэффициента реактивности допустима только при условии, что во всех эксплуатационных режимах быстрый мощностной коэффициент реактивности отрицателен. Так, для современных реакторов РБМК допускается коэффициент реактивности Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Паровой коэффициент реактивности» в других словарях:
Коэффициент реактивности паровой — коэффициент реактивности, зависящий непосредственно от мощности реактора, а не от температуры. По определению он равен изменению реактивности вследствие единичного изменения паросодержания. Понятно, что количество пара в активной зоне зависит от… … Термины атомной энергетики
коэффициент реактивности паровой — Коэффициент реактивности, зависящий непосредственно от мощности реактора, а не от температуры. По определению он равен изменению реактивности вследствие единичного изменения паросодержания. Понятно, что количество пара в активной зоне зависит от… … Справочник технического переводчика
Мощностной коэффициент реактивности — Мощностной коэффициент реактивности величина, характеризующая изменение реактивности ядерного реактора, вызванное изменением мощности. Изменение реактивности может происходить из за изменения температуры различных материалов (температурный… … Википедия
Пустотный коэффициент реактивности — Паровой (пустотный) коэффициент реактивности величина, используемая для оценки влияния содержания пара в теплоносителе на реактивность ядерного реактора. В реакторе с жидким теплоносителем, например водой, часть теплоносителя может испариться и… … Википедия
Чернобыльская авария — Координаты: 51°23′22.39″ с. ш. 30°05′56.93″ в. д. / 51.389553° с. ш. 30.099147° в. д. … Википедия
Авария на Чернобыльской атомной станции — Координаты: 51°23′22.39″ с. ш. 30°05′56.93″ в. д. / 51.389553° с. ш. 30.099147° в. д … Википедия
Чернобыльская катастрофа — Координаты: 51°23′22.39″ с. ш. 30°05′56.93″ в. д. / 51.389553° с. ш. 30.099147° в. д … Википедия
Авария на Чернобыльской АЭС — Координаты: 51°23′22.39″ с. ш. 30°05′56.93″ в. д. / 51.389553° с. ш. 30.099147° в. д. … Википедия
Управление ядерным реактором — Содержание 1 Устойчивость работы реактора 2 Снижение реактивности 3 … Википедия
РБМК — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия