Отравление и шлакование. Основные параметры отравителей
Кампаниейреактора называется расчётная продолжительность работы реактора на номинальном уровне мощности до исчерпания запаса реактивности из-за выгорания и зашлакованности топлива.
Накопление короткоживущих нуклидов с высоким сечением поглощения, которые активно участвуют в непроизвольном захвате нейтронов называется отравлением реактора (только на в р-рах на тепловых нейт-х). (Хе-135 и Sm-149). Их концентрация сравнительно быстро достигает равновесных значений. Отравление вносит существенные сложности в процесс управления реатором.
Накопление долгоживущих или стабильных нуклидов называют шлакованием (к ним относятся все остальные + U-236).
Ксенон образуется в реакторе в результате радиоактивного распада I-135, а также за счет непосредственного выхода при делении U-235. Накопление Хе-135 за счет радиоактивного распада I-135 идет по следующей схеме:
Xe+n –Xe136(шлак)
T, К | ||||||
σ, 106 б | 2,75 | 2,52 | 2,29 | 2,07 | 1,87 | 1,7 |
Сечение поглощения Хе-135 превышает сечение поглощения нейтронов в ядерном топливе более чем в 1000 раз.
;
Отравление Самариемидёт по следующей схеме:
Сечение поглощения 5*10^4 барн
Под шлакованием ядерного реактора понимают процесс накопления в топливе стабильных и долгоживущих нуклидов, участвующих в непроизводительном захвате нейтронов и потере реактивности. При работе реактора их концентрация монотонно возрастает, а после остановки не уменьшается.
Всего среди продуктов деления 235U тепловыми нейтронами насчитывается более 250 различных ядер, около четверти из которых являются шлаками. Потеря реактивности на шлакованиеопределяется зависимостью:
rшл = -qшлQнз = ( åin=1 Sаi/Sa5 ) Qнз (5.6)
где: qшл - количественный показатель шлакования (относительное вредное поглощение в шлаках);
Qнз - коэффициент использования тепловых нейтронов в топливе без шлаков;
Sаi - макроскопическое сечение радиационного захвата тепловых нейтронов i-м шлаком;
n - число образующихся в топливе шлаков.
Таким образом, для вычисления потери реактивности на шлакование возникает необходимость определения количества ядер шлаков Ni в определенные моменты эксплуатации реактора. Каждый нуклид (i) может образовываться и выгорать в результате ядерных реакций.
Скорость образованияi-го нуклида в общем случае слагается из трех составляющих:
- скорости увеличенияNi в результате образования ядер i-го нуклида, как непосредственного продукта деления 235U (будем считать, что это единственный делящийся нуклид) с удельным выходом рisf5N5Ф;
- скорости увеличения концентрацииi-го нуклида в результате радиационного захвата нейтронов ядрами (i-1)-го нуклида предшественникаNi-1`sсi-1`Ф;
- скорости увеличения Ni в результате радиоактивного b-распадаi¢-го нуклида-предшественника li¢Ni¢, где li¢ - постоянная распада i¢-го нуклида.
Скорость выгорания i-го нуклида определяется скоростью нейтронных реакций деления (для тяжелых ядер с z>82) NisfiФ и скоростью радиационного захвата Ni`sci`Ф.
Скорость радиоактивного распадаi-го нуклида определяется произведением liNi. Таким образом, скорость изменения числа ядер N произвольного i-го нуклида в общем случае приобретает вид:
dNi/dt = рisf5N5Ф + Ni-1`sсi-1`Ф + li¢Ni¢ - NisfiФ - Ni`sсi`Ф - liNi (5.7а)
Из (5.7.) при принятии ряда упрощающих предположений можно получить крайние (максимальные) оценки количества шлаков N в данный момент времени как:
dNi/dt = рisf5N5Ф - Ni`sсi`Ф
Отравлением активной зоны реактора называют процесс накопления короткоживущих нуклидов с высоким сечением поглощения, которые активно участвуют в непроизводительном захвате нейтронов (отравляют нейтронный баланс реактора). Явление отравления и разотравления активной зоны ярко выражено только в тепловых реакторах ( в реакторах на промежуточных нейтронах оно слабое, а в реакторах на быстрых нейтронах не существует вообще).Можно выделить 2 особенности, характерные для отравления реактора каким-либо изотопом:
1. Очень большое сечение поглощения тепловых нейтронов (оно на 3-5 порядков больше, чем для обычных шлаков);3*106 барн для Xe и 4.04*104 барн для Sm
быстрое достижение равновесной концентрации (для 135Хе оно наступает через 30-40 ч, для 149Sm через 8-10 сут.); Убыль концентрации 135Хе происходит вследствие его радиоактивного распада (с периодом (Т1/2)Xe=9,2 ч) и выгорания с образованием стабильного 136Хе, сечение захвата которого составляет порядка 0,16 б. Sm-стабильный нуклид
2. увеличение отравления после остановки ядерного реактора (йодная яма и прометиевая смерть);
Дата добавления: 2015-05-30; просмотров: 3998;