16.Понятие о ядерном реакторе типа рбмк и принципе его работы
Ядерный реактор - это устройство, в котором осуществляется управляемая ядерная цепная реакция деления, сопровождающаяся выделением тепла, используемого для производства электроэнергии.
Ядерное топливо в активной зоне периодически должно меняться в связи с тем, что происходит стравление или шлакование реакторов.
ВВЭР – водо-водяной энергетической реактор.
РБМК – реактор большой мощности канальный
Различия: у ВВЭР – 2 водяных канала (водоноситель и канал поглотитель нейтронов). ВВЭР имеют биологическую защиту, мощные экраны, которые поглощают нейтроны.
РБМК – практически не имеют технической защиты.
Эти реакторы различаются еще и тем, что у ВВЭР топливо загружается 80 тонн, у РБМК – 190 тонн.
У ВВЭР топливо оксид урана, который обогащен ураном 235 3%. У РБМК – 4-5%.
Оба этих реактора работают на тепловых нейтронах. Бывают быстрые нейтроны, опыт их применения не нашелся.
РБМК позволяет менять топливо не останавливая его.
Характеристики РБМК:
Высота активной зоны: 7 м ; Мощность: 1000 МВт ; Диаметр активной зоны: 11,8 м ; Масса топлива: 150 т ; Число топливных кассет: 300 ; Число твэлов в кассете: 36 ; Обогащенность топлива: 2%. Топливо 236-ё уран диоксид.
17. Понятие о реактивности, отравлении и шлаковании реактора.
Реактор при стационарной работе которого всегда должно выполняться при условии к = 1, представляет идеальную модель. Основными факторами, вызывающими нарушение нейтронного баланса и снижение коэф. размножения, являются: температурный эффект, изменение состава ядерного топлива, отравление и шлакование реактора.
Состояние реактора с т. зр. Критичности (способности к поддержанию цепной реакции) хар-ся реактивностью (относительное отклонение коэффициента размножения нейтронов от единицы):
р = (к – 1) / к.
если 0 -> к = 1, если > 0 к > 1, если < 0 к < 1.
На реактивность большое влияние оказывают температура и физические св-ва материалов. Сложное изменение реактивности при нагреве реактора – температурный эффект, хар-ся температурным коэффициентом реактивности
αt = ( р(T2) – p(T1) ) / (T2 – T1).
Он показывает изменение реактивности при нагрев реактора на 1К.
Во время работы реактора состав активной зоны значительно меняется за счёт появления продуктов деления и радиоактивных превращений, что приводит к снижению активности реактора. Если снижение активности обусловлено появлением в активной зоне нуклидов, хорошо поглощающих нейтроны, то такое снижение реактивности называется отравлением реактора. Если появляются нуклиды, сравнительно слабо поглощающие нейтроны, то их называют шлаками, а процесс снижения активности – шлакованием.
Процессы отравления и шлакования непосредственно связаны с дополнительной потерей нейтронов в активной зоне, поэтому для компенсации происходящего снижения реактивности необходимо увеличить начальную загрузку ядерного топлива по сравнению с критическим значением.
18.Назначение и состав системы управления и защиты в атомных реакторах типа рбмк.
При нормальных условиях протекает реакция. Поднимается температура до 300 С. Подается вода – подается на сепаратор – потом на турбину.
Атомные реактор классифицируют по двум основным признакам:
1) чередование ядерного топлива с замедлителем. (Гетерогенное, гомогенного)
РБМК – гетерогенное.
2)По используемым электронам – тепловые
Процесс реакции характеризуют реактивность реактора.
К – коэффициент размножения.
Таким образом реактивность реактора показывает относительное отклонение коэффициента размножения от единицы.
На него оказывает влияние 2 фактора:
Температурный эффект
Образование новых радионуклидов в процессе реакции
Т
емпературный
эффект характеризуется температурным
коэффициентом α, который рассчитывается:
T2,T1 – температура нагрева ядерного топлива.
Температурный коэффициент показывает на сколько изменится реактивность реактора при нагреве на 1 градус ядерного топлива.
Если α<0 – процесс протекания нормальный – К = 1,00.
Если α>0 - требуется регулировка тепловой мощности реактора, которая производится с помощью стержня автоматической и ручной регулировки, при нормальной работе эти стержни выведены из активной зоны и находятся в крайнем верхнем положении.
В процессе реакции образуются различные радионуклиды, некоторые из них хорошо поглощают нейтроны если их много то реактор в состоянии отравления. Если образуются плохо поглощающиеся нейтроны, то образуется шлак – шлакование.
Это неприемлемо:
Необходимо увеличить количество топлива.
Увеличивать процесс обогащения 238 изотопом
Для управления цепной ядерной реакцией применяется система управления и защиты.
Компенсация избыточной реактивности
Регулировка тепловой мощности
Остановка реактора.
Эти задачи решаются с помощью стержней.
Компенсирующие стержни предназначены для компенсации – полностью введены в активную зону и в процессе работы поднимаются вверх. Через 50 лет поднимутся вверх и требуется поменять топливо. Влияют на коэффициент К.
Автоматически и ручной регулировки
Аварийные стержни .