Развитие атомной энергетики Реакторы транспортных двигательных установок Реакторы на быстрых нейтронах Реактор РБМК Реактор ВВЭР Реактивностные аварии Аварии с потерей теплоносителя

Атомная энергетика. Типы ядерных реакторов

Паровой коэффициент реактивности определяется как производная от kэфф по среднему паросодержанию на выходе из реактора. Построим график kэфф от паросодержания х,. Пусть х будет в %, т.е. если у нас сухой насыщенный пар, то паросодержание х = 100 %. Если рассмотреть термодинамические свойства воды, то если вода находится на линии насыщения, т.е. при температуре кипения и еще пара нет – то тогда паросодержание равно нулю. А вот когда вода кипит - паросодержание меняется от 0 до 100 %. Если нарисовать график зависимости kэфф от паросодержания (рис. 12.3), то он будет возрастающим, потом нам будет ясно, почему это так. Тогда паровой коэффициент реактивности будет  - по паросодержанию на выходе из реактора.

Для кипящих реакторов плотность воды (или пароводяной смеси), естественно, зависит от давления. Поэтому можно рассматривать и барометрический коэффициент реактивности, или зависимость, производную от kэфф по давлению. Т.е., если вы воздействуете на регулятор давления или по каким то причинам давление меняется, то отклик реактора на единицу изменения давления, допустим,   (если Р – давление), при изменении давления пара на 1 атм. дает вам тогда барометрический, т.е. зависящий от давления коэффициент реактивности.

Такой же коэффициент нужно, в принципе, вводить и для газового теплоносителя, если у вас реактор охлаждается газом. Газ – это сжимаемая среда, значит, количество газа в активной зоне будет зависеть от давления, даже если температура постоянная. Таким образом, определения эти вводят в зависимости от того, какой теплоноситель.

Ну и еще вводят в необходимых случаях плотностной коэффициент реактивности теплоносителя – он уже относится только к теплоносителю. Независимо от того, что вызвало изменение плотности, давление или температура, но если изменение плотности вызывает изменение kэфф, то вводят плотностной коэффициент реактивности.

Вопрос – это будет по dr?

Да, по dr, по dg, какой буквой обозначите, так и будет. Это будет kэфф по плотности, по удельному весу, как хотите.

Кроме коэффициентов реактивности, которые определяют изменение kэфф на единицу изменения влияющего параметра, на 1 градус температуры, на 1 атмосферу давления, на 1 процент изменения паросодержания – вводят интрегральные характеристики, которые называются уже эффектами реактивности. Существуют, например, температурный эффект реактивности, паровой эффект реактивности. Если на графике зависимости kэфф от температуры (рис. 12.4) представить себе коэффициент реактивности, то это будет значение производной в точке, которая характеризует, темп изменения или скорость изменения kэфф по температуре. А эффект реактивности (он уже DkТ) – температурный эффект реактивности - равен интегралу от какого-то Т1 до Т2 по dТ от a (все температурные коэффициенты обычно обозначаются буквой a)

,  (12.2)

которое, в принципе, зависит тоже от температуры,

 .  (12.3)

Т.е. на графике kэфф(Т) температурный эффект будет давать величину DkТ – это будет изменение kэфф при изменении температуры не на 10, а на DТ0 – на какой-то температурный интервал DТ, которое не малое, а уже большое. Т.е. температурный эффект всегда надо относить к интервалу, и просто сказать, какой температурный эффект, не назвав интервал, неправильно. Нужно говорить: температурный эффект при изменении температуры от комнатной до 2000, допустим. Или от 2000 до 300. То же самое по любому другому параметру - когда говорится об эффекте реактивности, то всегда надо приписывать величину этого эффекта к интервалу изменения влияющего параметра.

Почему это важно различать? Дело в том, что в большом диапазоне изменения температуры зависимость kэфф может быть не монотонной. Она может иметь вот такой вот вид. Вот это, допустим, 200 С, это 2000 С, это, допустим, 3000 С. Вот такая зависимость характерна для реактора ВВЭР, в общем. Т.е. в рабочей точке, вы видите, у него отрицательная обратная связь, а вот в области разогрева у него положительная обратная связь. Т.е. в этой области реактор неустойчив, дальше посмотрим, почему. И поэтому в технологическом регламенте предусмотрены определенные меры, чтобы в частности поэтому разогрев реактора ведется не собственной мощностью, хотя можно было из полностью холодного состояния реализовать критическое состояние реактора, поднять мощность и начинать разогрев собственным теплом. Но поскольку эта область неустойчива в состоянии реактора, то это запрещается и разогрев ведется за счет внешнего тепла, в частности, за счет работы ГЦН. Мощный ГЦН, вся энергия электродвигателя она в конечном счете переходит через трение рабочего колеса насоса о воду и приводит к разогреву и вот только тогда, когда будет преодолен этот максимум и температура где-то в районе 2000 С будет уже в области отрицательной обратной связи, тогда осуществляется выход на минимальную контролируемую мощность и дальнейший подъем мощности уже в области устойчивого состояния реактора.

Кроме температурных эффектов и вот о которых мы говорили, там плотностных, барометрических и прочих, определяют еще мощностной коэффициент реактивности и мощностной эффициент реактивности. В этом случае по оси абсцисс откладывают мощность в %, допустим, это 100 % - номинальная мощность, там условно – 10, 50, а здесь kэфф как функция мощности. Как и раньше, мощностной коэффициент реактивности , т.е. вот это в точке тангенс угла наклона. А мощностной эффект реактивности Dkэфф он является функцией уже DN. Т.е. его тоже надо относить, если говорить о мощностном эффекте реактивности, то в каком диапазоне – от 50 до 100 % - один мощностной эффект, от МКУ – минимально контролируемого уровеня мощности до 10 % )или до 30 %) до приема генератора на холостой ход, условно, это свой мощностной эффект. Т.е. эти эффекты оператор всегда должен знать, потому что каждой величине эффекта реактивности соответствует или какое-то извлечение поглощающих стержней, которые проградуировано, мы дальше будем говорить, тоже в единицах реактивности, или изменение концентрации бора, допустим. Это непосредственно относится к процессам управления, допустим. Это непосредственно относится к процессам управления. Когда изменяется мощность реактора, изменяются температуры всех компонент – и топлива, и замедлителя, и теплоносителя, паросодержание, если кипящий – все меняется. Но результирующим будет мощностной коэффициент реактивности. Вот когда изменяется  мощность, все параметры изменяются в совокупности, каждый по своему закону, и мощностной коэффициент является результирующим коэффициентом, характеризующим обратную связь реактора по мощности.

Давайте сейчас поймем, почему обратная связь так важна для безопасности, для устойчивости реактора? Рассмотрим снова небольшое возмущение, допустим, температуры – повышение температуры, которое произошло в какой-то области реактора. Чуть-чуть уменьшился расход теплоносителя, неважно, первого контура, или там от второго контура пришло возмущение – но произошло, в данном случае даже можно говорить не об области, а в целом по реактору. Отказал регулятор там питания парогенератора или что то – ну, какое-то возмущение температуры. Допустим, температура в реакторе чуть-чуть выросла – вот под влиянием какого-то случайного внешнего возмущения, которое потом может и исчезнуть. Но оно произошло. Если мы говорим, что температурный коэффициент реактивности положительный – вот так ведет себя - kэфф от температуры растет – то небольшое увеличение температуры вызовет небольшое повышение kэфф. Если реактор был критический до этого, понятно, на постоянной мощности kэфф было равно 1, произошло небольшое повышение температуры, которое вот по этой зависимости вызвало небольшое повышение kэфф. Значит, реактор стал чуть-чуть надкритическим. Как только он стал надкритическим, мощность его стала расти. Но рост мощности всегда приводит к увеличению температуры, потому что, когда мощность растет, топливо нагревается больше, теплоноситель нагревается больше и т.д. Значит, произойдет уже вынужденное повышение температуры от роста мощности. Но раз температура выросла уже от роста мощности, она вызовет дальнейшее увеличение kэфф, еще продвинется в правую сторону реактор. Повышение температуры снова вызовет увеличение kэфф, еще больше реактор станет надкритическим, еще быстрее станет расти мощность, еще быстрее добавочная температура произойдет, вырастет температура, которая, в свою очередь, вызовет дальнейшее увеличение kэфф и по этой цепочке все начнет раскручиваться. А до каких пор? Вот если мы рассматривали обратную связь ксенон – йод, то она когда то перестает действовать, потому что начинает действовать второй фактор - ксенон вначале, вы помните, уменьшалась концентрация и поэтому росла локальная мощность, но потом от увеличенной мощности, когда йода стало много, ксенон стал все добавляться и добавляться. Это компенсируется. А тут таких компенсирующих воздействий нет. И если откажет система автоматического управления, защиты и т.д., то сам реактор не остановится, он пойдет все больше, больше, больше в разнос – то, что произошло на 4-м блоке Чернобыльской станции. Т.е. реактор в конце концов разрушился, сорвался. Мы будем рассматривать эту аварию более детально, но вот неустойчивость вызвана в данном случае положительной обратной связью по температуре. А что происходит, если обратная связь отрицательная? Реактор как бы отрабатывает, глушит сам это возмущение. Допустим, у нас произошло повышение температуры реактора от каких-то внешних факторов. Но повышение температуры при отрицательной обратной связи вызовет, наоборот, снизит kэфф - реактор станет чуть-чуть подкритическим. Мощность станет снижаться и так будет происходить до тех пор, пока снижение мощности не уравновесит, не сбалансирует первоначальный рост температуры, который произошел от внешних каких-то воздействий. Реактор останется в стационарном состоянии, ну, на несколько другом уровне мощности, соответствующем вот этой новой температуре. Поэтому в том случае, когда у вас обратная связь отрицательная, у вас происходит самогашение внешних воздействий и реактор является устойчивым. Он будет обладать свойством саморегулируемости, т.е. без внешних воздействий он будет поддерживать себя в стационарном состоянии. Говорят, что в этом случае реактор обладает свойствами саморегулирования. А вот после этих общих определений, коэффициентов, эффектов и их значимости мы перейдем непосредственно к рассмотрению уже физического механизма обратных связей.

Для этого нам потребуется вспомнить формулу для эффективного коэффициента размножения нейтронов в реакторе, потому что весь наш анализ будет идти через эту формулу:

  .

Чтобы легче нам было рассуждать, я напомню сейчас каждый из коэффициентов, вы должны их знать. Первые четыре сомножителя характеризуют k¥ - коэффициент размножения в бесконечной среде, который мы получали, рассматривая историю жизни одного поколения нейтронов от деления, все, что происходит с нейтронами после деления до того, как вновь произойдет деление. n - это среднее число нейтронов, рожденных при делении, тут надо вспомнить, что это нейтроны быстрые. Пока они быстрые, они имеют возможность разделить ядра 238U, которые имеют пороговые сечения, делятся быстрыми нейтронами, а замедленными уже не делятся. Значит, немножко увеличивается количество быстрых нейтронов n×m. Дальше эти нейтроны быстрые начинают замедляться при упругих столкновениях с атомами замедлителя, энергия их становится меньше, меньше, меньше. Но не все они достигают области тепловых энергий, т.е. когда выравнивается их энергия с энергией колебательных движений ядер замедлителя. Потому что им нужно преодолеть узкие и высокие резонансы 238U. Вотj характеризует вероятность избежать резонансного захвата в процессе замедления на 238U. Вот теперь все эти нейтроны, которые достигли области тепловых энергий, все они поглощаются в бесконечной среде, утечку мы отдельно учитываем, а чтобы начался следующий цикл, новое поколение, надо найти, а сколько из этих нейтронов достигших тепловой области, поглотились с делением. Вот это учитывает коэффициент q, коэффициент использования тепловых нейтронов. Он дает долю нейтронов тепловых, которые поглотились с делением по отношению к общему количеству поглощенных нейтронов. А вот эта дробь в числителе  дает вероятность избежать утечки нейтронов. В процессе замедления мы всю жизнь нейтрона разделили на две части – одна – пока нейтрон, уменьшается его энергия от быстрой до тепловой – это замедление нейтронов. Потом диффузия нейтронов – когда он уже блуждает среди активной зоны не изменяя энергии, будучи тепловым, до того, как поглотится. В2 – это геометрический параметр реактора, который для шара, просто равен , а t - возраст нейтрона, величина, пропорциональная квадрату средней длины замедления, т.е. на сколько нейтрон удаляется квадрат расстояния – от той точки, где он родился быстрым, до той точки, где он в среднем станет тепловым. А вот знаменатель учитывает вероятность избежать утечки уже для теплового нейтрона. Единица делить на знаменатель. Вот структура этой формулы.

Давайте сейчас рассматривать отдельно, по составляющим изменение температуры теплоносителя, изменение температуры замедлителя и изменение температуры топлива. И вот первое, с чего мы начнем – изменение температуры теплоносителя. Я запишу Ттеп. – значит, это температура теплоносителя. Рассмотрим такой факт - температура теплоносителя возрастает. Сейчас мы будем рассматривать две составляющих этого процесса, потому что когда происходит увеличение температуры теплоносителя, в принципе, два явления происходят. Возникает два явления. Первое – уменьшается плотность. Ну, это характерно для всех физических тел – все тела при нагревании расширяются, особенно это характерно для жидкостей. Значит, когда температура теплоносителя растет, плотность уменьшается и мы должны рассмотреть влияние на kэфф – вот этого уменьшения плотности, возникающего от увеличения температуры. Это для замедлителя. Сейчас мы рассматриваем через теплоноситель, который в данном случае пусть замедлителем не является. Мы рассматриваем, допустим, РБМК или в воде все равно такую же составляющую – но отдельно, как замедлитель, влияние замедлителя, мы еще потом будем рассматривать. Рассматриваем сейчас в качестве теплоносителя реактор РБМК, потому что в нем удобно – в нем отдельно теплоноситель отдельно, а замедлитель отдельно. Поэтому можно это рассматривать. Рассматриваем теплоноситель реактора РБМК. В нем при увеличении температуры теплоносителя что возникает? Уменьшается плотность. Вот я напишу первое , при нагревании воды. Тем более это будет происходить, если вода начнет кипеть, плотность уменьшается.

Значит, раз мы сейчас рассматриваем РБМК, то мы не учитываем, не будем учитывать влияние уменьшения плотности воды при нагревании и тем более, если она начнет кипеть – плотность будет уменьшаться, паросодержание будет больше. На замедляющие свойства активной зоны, потому что реактор РБМК характеризуется тем, что замедление в основном определяется графитом. Графита по объему реактора очень много, а воды, или пароводяной смеси, очень мало. Т.е. несмотря на то, что водород замедляет нейтроны лучше гораздо, чем углерод, чем графит, но в силу того, что в реакторе РБМК воды очень мало, потому что кипящая вода эффективно отводит тепло и нужно очень мало ее по объему – влияние на замедляющие свойства, ну вот, на t, на возраст нейтронов практически оказывает маленькое влияние изменение температуры, через плотность воды оказывается малое влияние. Поэтому мы должны сейчас рассмотреть из всех этих коэффициентов куда в реакторе РБМК войдет вот это изменение плотности воды? В какой из коэффициентов, где мы должны это учесть? Чтобы потом анализировать. Давайте перебором пойдем анализировать. n - число нейтронов, рожденных при одном делении. Влияет ли на него плотность воды? Не влияет, это ядерная константа. m - коэффициент размножения на быстрых нейтронах на 238U. Влияет ли на коэффициент m плотность воды? Или паросодержания, охлаждающее тепловыделяющую сборку? Практически нет, можно сказать, но теоретически да. Я напомню, почему теоретически да. Просто маленький этот эффект по сравнению с другими, его можно не учитывать. Когда мы нарисуем несколько твэлов в тепловыделяющей сборке, 7 допустим, напишу. Мы с вами говорили, что вот если здесь происходит деление и рождается быстрый нейтрон, то коэффициент m очень сильно зависит от того, а в каком направлении летит нейтрон. Если он летит вдоль оси – то он на своем пути встречает топливо - 238U и не встречает замедлитель, т.е. он остается быстрым и вероятность вызвать деление 238U большая. А часть нейтронов, они же равномерно рождаются, летит в поперечном направлении, но в твэле, вот здесь, короткий путь и он может здесь вполне проскочить, не вызвав деление 238U. Но тогда он имеет возможность попасть вот сюда вот – в соседний твэл. Так вот, если этот быстрый нейтрон попадет в соседний твэл, не испытав ни одного столкновения с водородом в теплоносителе, который здесь же кипящая вода между твэлами, тогда он сохранит свою энергию, высокую энергию. И будет в состоянии вызвать деление здесь. И мы говорили, что вот этот эффект в принципе, он дает повышение m по сравнению с тем, если считать для одиночного твэла. Но он маленький, действительно. Этот добавочный эффект маленький и практически действительно, можно не учитывать.

В коэффициент j входит ли плотность воды, если мы рассматриваем реактор РБМК? Я напомню, что коэффициент j для гомогенной среды мы вычисляли так:

,

  - эффективный резонансный интеграл 238U,  - макроскопическая замедляющая способность замедлителя. Значит, в принципе, раз тут входит  и вода является замедлителем, то влияние должно быть. Если меньше плотность воды, то меньше  будет Но как мы уже только что говорили, в реакторе РБМК основное замедление происходит на графите, и добавка от водорода очень маленькая, мало воды. Поэтому этот эффект маленький и тоже его можно не учитывать. Вот в чем отличие, в принципе, замедляющая способность входит в j и надо ее учитывать, но, поскольку в РБМК замедлитель твердый и мы отдельно там будем рассматривать влияние замедлителя, но с точки зрения воды – меньшая ее плотность стала или больше плотность, она малое влияние оказывает на замедление по сравнению с графитом. Поэтому можно не учитывать.

В коэффициент q входит или не входит плотность воды? Коэффициент использования тепловых нейтронов. Чтобы ответить на этот вопрос, входит или не входит, надо вспомнить выражение для коэффициента q. Для гомогенного случая q равна, допустим, у нас только 238U есть, для простоты.

,

в числителе q должно стоять число полезных процессов, т.е. число захватов с делением, а в знаменателе полное число поглощений – с делениями и без делений. Т.е. мы здесь должны записать   . Я напоминаю, что  это есть   - захват как с делением, так и без деления. 8U – есть? Есть, значит, мы должны записать . Цирконий есть? Есть, пишем , и вот пишу теперь  - макроскопическое сечение захвата водорода. Смысл коэффициента q, коэффициента использования тепловых нейтронов, он такой – в числителе стоят полезные процессы, а полезные процессы – те, которые продолжают цепную реакцию, т.е. деление. Пропорционально макроскопическому сечению деления. А в знаменателе стоят все макроскопические сечения всех элементов поглощения и захвата. Т.е. числитель у нас как бы отношение числа поглощений с делением а в знаменателе число поглощений как с делением, так и без деления – это определение q. Так вот, зависит ли q от плотности воды?

Вопрос – возрастать будет.

Почему?

Вопрос – потому что сигма будет увеличиваться.

Какое сигма?

Вопрос – нет, будет уменьшаться, водорода меньше станет.

Совершенно верно, мы должны сейчас выписать отдельно  и вспомнить, что Sс захвата водорода что это такое?

,

  - микроскопическое сечение, но ядерная концентрация водорода, она пропорциональна , плотности воды , т.е. если плотность воды стала меньше, от того, что или она нагрелась, или паросодержание увеличилось, то, естественно r уменьшается, знаменатель уменьшается, q растет.

Смотрим сюда. Мы об этом уже говорили, что возраст нейтронов t в еакторе РБМК определяется графитом, т.е. в принципе, туда входит макроскопическое сечение рассеяния водорода, но поскольку по объему в этом реакторе воды очень мало по сравнению с графитом, то влияние на возраст нейтронов, изменение плотности, тоже очень слабенькое. Поэтому можно не учитывать и то же самое можно не учитывать в L2, потому что утечка тепловых нейтронов вообще говоря, очень мала. Поэтому больше плотность или меньше плотность воды – все поглощение определяется ураном, а всем остальным уже нет. Поглощение я имею в виду, когда мы говорим о диффузии тепловых нейтронов, то вот если рассматривать вот здесь знаменатель, то основное поглощение – это вот где сидит, а внутри этого – вот этим, 70 или 80 % поглощения ураном, там где-то 10 % - цирконием, водородом. Потому что коэффициент q имеет порядок 0,8 – 0,85 такие вещи, полезное поглощение.

Вопрос – т.е. ………

Нет, я об этом сейчас еще не говорю, мы сейчас говорим о том, что вот здесь можно пренебречь, в L2 в длине диффузии тепловых нейтронов изменением плотности воды, потому что L2 определяется длиной диффузии теплового нейтрона в активной зоне, а если вспомнить, что L2 есть такая величина

,

так вот эта Sа оно определяется ураном, а вода очень мало туда вносит. Кроме того, В2 маленькая величина, т.е. вообще по сравнению с единицей этот член мал там 5 % может быть, и поэтому если он там на 5 % изменится, это даст маленький вклад.

И мы приходим к выводу такому, что для реактора РБМК влияние плотности воды сказывается на коэффициент q, который при уменьшении плотности воды возрастает. Вот я продолжу здесь вот эту логическую запись, т.е. температура возросла – это вызвало уменьшение плотности воды, а уменьшение плотности воды привело к тому, что вот q возросла. Вот цепочка рассуждений:

Вода кипит: ХП ­ ®  ¯ ® q ­.

То, что мы за исходное событие взяли рост температуры, может быть для РБМК это не очень характерно, здесь можно как бы одновременно написать, что это то же самое будет, если мы будем рассматривать х – рост паросодержания теплоносителя. Х – паросодержание растет, т.е. это как бы в области некипящей воды нагрев идет воды, а вот когда вода стала кипеть и паросодержание стало расти – то же самое происходит. . Причем вот этот процесс гораздо более существенный, потому что изменение плотности воды при нагреве от комнатной температуры до рабочей, скажем, 3000, оно заметное, это примерно на 30 % уменьшается плотность воды. Но когда вода начинает кипеть, то плотность там в десятки раз уменьшается. Т.е. плотность пароводяной смеси она уже составляет не 0,7 г, а 0,1 г. и т.д. Т.е. основной процесс в реакторе РБМК влияния на реактивность будет связан не с нагревом теплоносителя до кипения, а потом, когда он начинает кипеть и образует пар. Потому что когда плотность воды уменьшается во много раз больше, чем просто вода еще не начала кипеть.

И оказывается, что именно этот эффект сыграл самую определенную роль в том, что произошла (это один из механизмов) взрыв, авария на 4-м блоке Чернобыльской станции. 

Т.е. это реактор, который обладает положительным паровым эффектом реактивности. Вот результат этого рассмотрения. Т.е. когда коэффициент реактивности – это еще не так, а вот полное осушение реактора, если происходит в результате нарушений в эксплуатации уменьшения подачи питательной воды или по подводящим водяным коммуникациям воды в каналы, то происходит более интенсивное парообразование и если вода вообще выпаривается, ее же там немного сравнительно, и она замещается на пар, то плотность воды уменьшается в сотни раз, ну, пароводяной смеси, по сравнению с нормальным режимом или когда каналы запарились, превратились в пар. Это приводит к тому, что в знаменателе вот этой формулы для q вот обведенный кружочком член   просто падает до нуля. Можно считать, что вот когда каналы запарились, по сравнению с остальными 0 здесь получился. И поскольку вклад макроскопического сечения захвата на водороде в общий знаменатель довольно заметный, скажем, несколько (5 %, допустим), то если у нас уменьшилось, знаменатель уменьшился на 5 %, то значит q выросло на 5 %, значит kэфф выросло тоже на 5 %. Это очень большая величина, которая вызвала всю последующую цепочку событий – это один механизм этой аварии. До сих пор там идут дебаты. Второй механизм - …. Системы управления, но это мы потом еще к этому вернемся. Пока мы просто приходим к такому выводу, что реакторы РБМК первых модификаций обладали положительным паровым эффектом реактивности.

Это не является чем то новым для реакторов подобного типа, потому что, мы вначале уже с вами выяснили, что реакторы РБМК – это внуки, скажем, промышленных реакторов для производства плутония, тоже уран-графитовых реакторов с водяным охлаждением. Где было тоже известно, что реакторы эти не терпят обезвоживания, т.е. осушения они совершенно не терпят, потому что если вода из каналов уходила, реактор начинал разгоняться, т.е. происходила тяжелая авария. Это персоналу было известно очень хорошо и конструкторам, которые создавали реактор. Для бомбы другого реактора нельзя было создать в короткие сроки. Вот такой он был. Но чтобы с такой аварией бороться, в качестве системы безопасности был большой водонапорный бак, который при отключении циркуляционного насоса, который прокачивал воду (обесточивание – это нормальная ситуация) просто самопротоком из этого бака медленно начинала стекать вода. Ну, аварийная защита срабатывала, значит, мощность снижалась, расход воды, потребный, он не такой, как номинальный, и этого запаса воды в баке, я условно говорю, на много часов хватало, чтобы принять меры по восстановлению водопитания, электропитания и т.д. Но там это сделать было просто, потому что вода выходила не кипящая, давления никакого не было. Это был просто гидростатический столб этого бака, напорного, а в реакторе РБМК, чтобы этого не было – ситуация совсем другая – высокое давление, гидроемкости, конечно, все там есть. Но все оказалось, конечно, сложнее, бороться с этим эффектом.

Вот это первая составляющая по плотности воды. И нужно сказать, что и в реакторе ВВЭР если рассматривать влияние плотности воды на коэффициент q то абсолютно то же самое – будет положительное влияние. Т.е. вы можете записать, что так же в реакторе ВВЭР уменьшение плотности воды при нагревании вызывает увеличение.

Но если в реакторе РБМК это ничем не компенсируется, то в реакторе ВВЭР, поскольку вода является одновременно и замедлителем нейтронов, то это приводит к тому, что появляются другие механизмы, уже отрицательного знака, которые приводят к тому, что в совокупности нагревание воды все-таки уменьшает kэфф. Мы дальше их будем рассматривать.

Значит, в реакторе РБМК уменьшение плотности воды вызывает, дает положительный эффект и поэтому там положительный знак имеет этот паровой эффект реактивности. Если мы рассматриваем реактор ВВЭР, тоже вода может закипеть, в каких-то там ситуациях, в запроектных авариях и т.д. И коэффициент q по этому же механизму тоже будет увеличиваться. Но поскольку в реакторе ВВЭР вода кроме функций теплоносителя (как в РБМК – это только функции тепорносителя), но в реакторе ВВЭР она является и замедлителем. Так, вот, когда она является замедлителем, то там влияние на kэфф при уменьшении плотности оказывается отрицательным и пересиливает положительный вклад от q.

Давайте сейчас запишем уравнение для скорости изменения концентрации ксенона во времени

Мы переходим к следующему разделу – поведению реактора в динамических процессах, а именно к обратным связям в реакторе. Обратные связи определяют в значительной степени характеристики безопасности реактора и требования к системе автоматического управления и качеству управления со стороны оператора. И важность их определяется тем, что обратные связи определяют устойчивость реактора по отношению к малым возмущениям. В правильно спроектированном реакторе обратные связи должны быть отрицательные, если удается как-то на них воздействовать при конструировании реактора

Рассмотрим теперь процессы, вернее, не процессы, а сначала изменения, которые происходят в реакторе при изменении температуры различных его частей. Первое, что здесь нужно сказать и что совершенно очевидно и понятно - поскольку все тела при нагревании расширяются, то же самое происходит и с реактором.

И, наконец, последний процесс, который также влияет на реактивность – это изменение температуры топлива


Система автоматического управления или поддержания мощности реактора