44 Мощност, кампания, енергиен ресурс на реактора
Мощността на реакторасе определя от отделянето на енергия за единица време в неговата активна зона. От своя страна, скоростта на освобождаване на енергия зависи от броя на деленията на ядрата на горивото и, следователно, от плътността на потока на термичните неутрони, които причиняват тези деления.
Мощността на реактора е свързана със средната плътност на потока топлинни неутрони по отношение:
къдетоNе мощността на реактора, kW;
Phm е средната плътност на потока топлинни неутрони в горивото, n/(cm 2 -s);
N5- концентрация на ядра 2 35 U, cm -1 ;
V- обем на ядрото, cm 3 .
Работа на реактора —е времето, през което активната зона може да работи при номинална мощност при същото натоварване. Кампанията се определя от границата на реактивност и завършва с пълното отстраняване на борната киселина от активната зона, когато верижната реакция спре.
Способността на реактора да генерира определено количество енергия по време на кампанията характеризира неговияенергиен ресурс (енергиен резерв)-QK.Използваната част от енергийния ресурс се наричаенергийна мощностна реактора.
Ако реакторът е работил на различни нива на мощност за определено време, тогава неговата изходна мощност Qvyr е равна на сумата от изходната мощност на всяко ниво на мощност.
Кампанията и енергийният ресурс на реактора понякога се изразяват вефективни дни,т.е. в дни на работа при номинална мощност. Един ефективен ден за ВВЕР-1000 съответства на производство на електроенергия 3000*24 = 72 GW*ден. За да се преобразува производството на енергия в ефективни дни, трябва да се използва следното съотношение:
Количеството заредено делящо се гориво в ядрен реактор принеговата работа непрекъснато намалява поради деленето на 235 U ядра и радиационното улавяне на неутрони от тях. Този процес се наричапрегаряне на горивото.
Прегарянето е свързано с производството на енергия чрез линейна връзка:
mvyg 5 = 1,23 • N t
къдетоmvyg е масата на изгорелия 235 U, g; 1,23 е разходът на гориво в грамове, съответстващ на производството на енергия от 1 MW•ден, като се вземат предвид енергийните загуби, радиационното улавяне на неутрони и деленето на 235 U;N—мощност на реактора, MW;t,— време на работа на реактора на мощностN,дни.
Основната част от разхода на гориво се определя от броя на делящите се ядра 235 U за определено време на работа на реактора на мощност. Масата на разпадналите се ядра в грамове за времетоtот работата на реактора при мощностN,, т.е. при генериране на електроенергияQ=Nt,е равно на
където 1,05 е масата на 235 U в грамове, отделена по време на производството на електроенергия от 1 MW • ден.
Във връзка с изгарянето на 235 U коефициентът намалява и следователно реактивността и границата на реактивност. Промяната на границата на реактивност поради изгаряне е дълъг процес. Зависи само от изходната мощност на реактора.
Размножаване и отравяне
По време на работа на ядрен реактор ядрата на зареденото гориво постепенно изчезват и се появяват нови. Сред тях са делящите се ядра 239 Pи, 241 Pи. Процесът на натрупване на последното се наричавъзпроизвежданена делящ се материал.
При деленето на горивото се образуват около 200 нуклида - продукти (фрагменти) на делене.
Някои ядра, образувани по време на деленето на уран и плутоний, имат големи напречни сечения на поглъщане на топлинни неутрони.
Поглъщане на неутрони от тези от тях, чието напречно сечение на поглъщане е много голямо и чиято концентрация е относително бързадостига равновесие, се наричаотравянереактор.
По-голямата част от получените ядра, наречени шлака, имат напречно сечение на абсорбция на топлинни неутрони, което не е по-голямо от напречното сечение на делене на горивото.
В процеса на натрупване на шлаки (по време на работа на реактора) границата на реактивност намалява.
Това намаляване на границата на реактивност поради поглъщането на топлинни неутрони от шлаките се наричазашлаковане на реактора.
Процесът на шлака, както и изгарянето, е бавен, свързан само с кампанията (производството на енергия) на реактора.
По време на работа на реактора е невъзможно да се разделят процесите на изгаряне и шлаковане.