Физика атомного реактора Сопротивление материалов Математика решение задач Информатика Атомная энергетика безопасность Электротехника и электроника

Коэффициент размножения Критическая  масса  Управление цепной реакцией деления Поглощающий элемент Эффекты реактивности Мощностной эффект Управление реактором Реактор с водой под давлением Уран-графитовый реактор Гомогенный реактор


Отвод тепла от реактора — выделение тепла из реактора и его элементов в процессе охлаждения для использования в силовой установке и для других целей; предусматривается охлаждение твэлов, регулирующих и аварийных стрежней, кладки активной зоны (в случае твердого замедлителя), отражателя тепловой защиты корпуса и биологической защиты.
Эффекты реактивности

Если в делящейся среде происходят изменения температуры, ядерного состава, плотности, то они неизбежно приводят к изменению коэффициента размножения. Например, при поднятии температуры среды замедление на горячем замедлителе может ухудшиться, причем изменится вероятность избежать резонансного захвата φ8. В процессе работы реактора количество ядер делящегося изотопа урана уменьшается, следовательно, уменьшится вероятность поглощения в 235U, θ5. Поэтому в начале работы мы должны иметь запас по количеству ядер 235U на выгорание. Реактивность (Reactivity) - параметр, используемый для определения состояния реактора, равный:ro=(Kэфф-1)/Kэфф где,Kэфф - эффективный коэффициент размножения. Это мера возможного отклонения от условий критичности. При работе реактора изменение реактивности происходит в результате изменения температуры ядерного топлива и теплоносителя, выгорания ядерного топлива и образования продуктов деления, активно поглощающих нейтроны. Изменение реактивности при эксплуатации ядерного реактора компенсируется вводом и выводом поглотителей нейтронов. Надкритическому состоянию реактора соответствует ro>0 и подкритическому - ro<0.

В физике ядерного реактора эффекты реактивности принято подразделять на следующие типы:

Температурный эффект - разность реактивности в горячем и холодном состоянии. В температурный эффект значительный вклад вносит плотностной эффект - изменение при нагреве плотности замедлителя или теплоносителя (в единице объема уменьшается количество ядер замедлителя). При нагреве топлива наблюдается доплеровский эффект - увеличение диапазона энергий нейтрона при которых происходит резонансный захват на ядрах 238U. Влияние температуры реактора на его реактивность называют  температурными эффектами. Они характеризуются температурным коэффициентом α, который показывает изменение реактивности при нагревании реактора на 1 0С. зависимость реактивности от температуры представляется в виде линейной функции:

r=α(θ - θ0), где θ0 и θ- начальная и текущая температуры реактора. Метод последовательных приближений

Отрицательный температурный коэффициент обеспечивает устойчивую и безопасную работу реактора в стационарном режиме. Если мощность реактора по каким-либо причинам увеличится, за этим последует повышение температуры реактора. Тогда реактивность реактора становится отрицательной, и мощность понижается, возвращаясь к исходному уровню. При снижении уровня мощности реактор охлаждается до температуры ниже начальной, вследствие чего появляется положительная реактивность, и заданная мощность восстанавливается. Таким образом, реактор с отрицательным температурным коэффициентом саморегулируется.

Совершенно по-другому ведет себя реактор с положительным температурным коэффициентом. Случайное повышение мощности ведет к появлению положительной реактивности и дальнейшему росту мощности реактора, а понижение мощности – к выключению реактора. Реакторы с положительным температурным коэффициентом неустойчивы в работе и плохо регулируются. Поэтому во время проектирования стремятся найти вариант реактора с отрицательным коэффициентом в области рабочих температур. Особо высок (-4*10-4) отрицательный температурный коэффициент в водо-водяных реакторах, для водо-графитовых реакторов он значительно ниже. (Низкое отрицательное значение α в реакторе типа РБМК, переход его к положительным значениям в результате неумелых действий операторов, сыграло роковую роль в Чернобыльской катастрофе).

Коэффициент реактивности температурный - определяется как приращение реактивности, соответствующее изменению температуры всех материалов реактора на 1°С. Увеличение температуры приводит к расширению материалов, из-за чего изменяются соотношения между массовыми и объемными долями компонентов реактора и увеличиваются размеры активной зоны и реактора в целом. Кроме того, при этом повышаются скорости движения атомов и существенно уширяются резонансы в зависимостях сечения поглощения от энергии для тяжелых ядер. Все эти температурные эффекты вызывают изменение эффективного коэффициента размножения (реактивности).

Обработка радиоактивных отходов (Radioactive waste treatment) — комплекс технологических процессов, направленных на уменьшение объема радиоактивных отходов, изменение их состава или перевод их в формы, прочно фиксирующие радионуклиды. Включает процессы отверждения, остекловывания, кальцинации, битумирования, цементирования и сжигания радиоактивных отходов.
Физика атомного реактора