44 Потужність, кампанія, енергоресурс реактора
Потужність реакторавизначається енерговиділенням в одиницю часу в його активній зоні. У свою чергу швидкість енерговиділення залежить від кількості поділів ядер палива і, отже, щільності потоку теплових нейтронів, що викликають ці поділу.
Потужність реактора пов'язана із середньою щільністю потоку теплових нейтронів співвідношенням:
деN- потужність реактора, кВт;
Фт - середня щільність потоку теплових нейтронів у паливі, н/(см 2 -с);
N5- концентрація ядер 2 35 U, см -1;
V- обсяг активної зони, см3.
Кампанія реактора -це час, протягом якого активна зона може працювати на номінальній потужності з одним і тим же завантаженням. Визначається кампанія запасом реактивності та закінчується при повному видаленні з активної зони борної кислоти, коли ланцюгова реакція припиняється.
Здатність реактора виробити за час кампанії певну кількість енергії характеризує йогоенергоресурс (енергозапас)-QK.Використану частину енергоресурсу називаютьенерговиробленнямреактора.
Якщо реактор протягом певного часу працював на різних рівнях потужності, то його енерговироблення Qвир дорівнює сумі енерговиробок на кожному рівні потужності.
Кампанію та енергоресурс реактора іноді виражають уефективних діб,тобто в добах роботи на номінальній потужності. Одна ефективна доба для ВВЕР-1000 відповідає енерговиробленню 3000*24 = 72 ГВт*добу. Для переведення енерговироблення в ефективну добу слід використовувати співвідношення:
Кількість завантаженого палива, що ділиться в ядерному реакторі прийого роботі безперервно зменшується за рахунок розподілу ядер 235 U та радіаційного захоплення ними нейтронів. Цей процес називаютьвигорянням палива.
Вигоряння пов'язане з енерговиробленням лінійною залежністю:
mвиг 5 = 1,23 • N t
детвиг - маса вигорілого 235 U, г; 1,23 - витрата палива в грамах, що відповідає енерговиробленню в 1 МВт·сут, з урахуванням втрат енергії, радіаційного захоплення нейтронів і поділу 235 U;N-потужність реактора, МВт;t,- час роботи реактора на потужностіN,сут.
Основна частина витрати палива визначається кількістю ядер, що розділилися 235 U за певний час роботи реактора на потужності. Маса ядер, що розділилися, в грамах за часtроботи реактора на потужностіN,тобто. при енерговиробленніQ=Nt,дорівнює
де 1,05 - маса 235 U в грамах, що розділився при енерговиробленні 1 МВт • добу.
У зв'язку з вигорянням 235 U зменшується кеф, а отже, реактивність та запас реактивності. Зміна запасу реактивності за рахунок вигоряння – тривалий процес. Він залежить лише від енерговироблення реактора.
Відтворення та отруєння
При роботі ядерного реактора поступово зникають ядра завантаженого палива та з'являються нові. Серед них ядра 239 Рі, 241 Рі. Процес накопичення останніх називається відтворенням ділиться матеріалу.
При розподілі палива утворюється близько 200 нуклідів - продуктів (уламків) розподілу.
Деякі ядра, що утворюються при розподілі урану та плутонію, мають великі перерізи поглинання теплових нейтронів.
IIпоглинання нейтронів тими з них, переріз поглинання яких дуже великий, а концентрація яких порівняно швидкодосягає рівноважної, називаєтьсяотруєннямреактора.
Основна маса ядер, що утворюються, звана шлаками, має переріз поглинання теплових нейтронів не більше, ніж переріз розподілу палива.
У процесі накопичення шлаків (під час роботи реактора) запас реактивності зменшується.
Це зменшення запасу реактивності внаслідок поглинання теплових нейтронів шлаками називаєтьсяшлакування реактора.
Процес шлакування так само, як і вигоряння, повільний, пов'язаний тільки з кампанією (енергонапрацювання) реактора.
При експлуатації реактора розділити процеси вигоряння та шлакування неможливо.