![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Отравление реактора ксеноном
Реактивность может меняться в результате действия эффектов отравления и шлакования активной зоны. В результате деления ядер урана и плутония образуются разнообразные ядра-осколки деления и ядра-продукты радиоактивного распада осколков. В частности, 135 Хе обладает большим сечением захвата нейтронов sa≈ 3, 5·106 барн при энергии нейтронов 0, 025 эВ. Около 5% ядер 135Хе образуются непосредственно после деления, а 95% после распада 135I. Небольшая доля 135 I образуется не непосредственно при делении, а в результате радиоактивного распада другого осколка 135 Te. Период полураспада 135 Te очень мал, поэтому в расчетах предполагается, что весь 135 I образуется непосредственно при делении. Цепочка b- распада:
Период полураспада 135 Te близок к 2 мин, поэтому после деления ядра 135 Te практически сразу же превращаются в ядра 135 I. Периоды полураспада 135I и 135Хе равны соответственно 6, 7 часов и 9, 2 часа, то есть ксенон живет в 1, 4 раза дольше, чем йод. Баланс ядер 135 I и 135 Хе и в реакторе описывается системой уравнений:
где При строгом рассмотрении значения Σ f и sХе должны быть усреднены по спектру тепловых нейтронов в реакторе, который определяется температурой топлива и замедлителя, концентрацией борной кислоты в теплоносителе, компоновкой ТВС с топливом в активной зоне, концентрацией ядер 135 Хе и т.д. При условии
где Равновесная концентрация ядер 135 Хе определяется из выражения
Как следует из приведенных формул, стационарная (равновесная) концентрация ядер 135I и 135Хе зависит от плотности нейтронного потока, причем концентрация 135Хе зависит от него нелинейно. При работе реактора на стационарной мощности 100% примерно через 40 ч устанавливается стационарное отравление 135Хе, равное 2, 9%. В этот момент наступает равновесие образования ядер 135 Хе из 135 I и исчезновение их в результате радиоактивного распада и выжигания нейтронным потоком. С ростом мощности стационарное отравление 135 Хе увеличивается нелинейно).
При изменении мощности реактора с N1 до N2 баланс ядер 135 I и 135 Хе нарушается, что вызывает переходные процессы с изменением реактивности реактора. При уменьшении мощности имеет место уменьшение реактивности реактора, так как в результате снижения мощности нейтронного потока уменьшается выжигание ксенона нейтронами, а его поступление из 135I, количество которого в начальный момент определяется прежним уровнем мощности, не меняется, что приводит к росту концентрации ядер 135Хе и увеличению отравления. Это явление называют йодной ямой. Наибольшая глубина йодной ямы имеет место при сбросе нагрузки реактора со 100% до нуля и достигается через 9 часов после сброса нагрузки. В дальнейшем по мере уменьшения количества ядер 135 I и, следовательно, количества образующихся ядер 135 Хе реактивность возрастает. При подъеме мощности отравление реактора ксеноном первоначально уменьшается (происходит разотравление) вследствие интенсивного выжигания возросшим нейтронным потоком 135 Хе, поступление которого из 135 I некоторое время остается соответствующим более низкому уровню мощности. Затем возросшее поступление ядер 135 Хе из 135 I компенсирует высвобожденную реактивность и вносит дополнительное отравление за счет увеличения концентрации ядер 135 Хе Время достижения максимальной глубины йодной ямы зависит от процента снижения мощности реактора. Например, если при полном сбросе нагрузки со 100% максимум отравления достигается через 9 ч, то при сбросе нагрузки со 100 до 50% он достигается через 5 ч. Полное время переходных процессов, обусловленных 135 Хе, равно примерно 40¸ 50 ч.
|