第9章反應堆動力學(已修改)
2025-09-12 09:03 本頁面
【正文】 第 9 章 反應堆動力學 核反應堆安全運行的基礎在于成功的控制中子通量密度或 反應堆功率在各種情況下隨時間的變化。 第七章 ,我們講了燃料和裂變產(chǎn)物同位素成分隨時間的變化 以及它們對 keff的影響。由于 這些量隨時間的變化很緩慢 ，所以 很容易對其進行控制并使反應堆維持在一定功率下運行。 但反應堆啟動、停堆或功率調(diào)節(jié)時的控制棒的移動等情況 下將使 反應堆的 keff發(fā)生迅速變化 。此時反應堆成為超臨界或 次臨界，而中子通量密度將隨時間急劇變化。這種變化以秒為 單位來量度。了解這種中子通量密度在偏離臨界狀態(tài)下的瞬態(tài) 變化特征，對反應堆的控制和安全運行是及其重要的。 本章討論 由于有效增殖因子或反應性的迅速變化所引起的 反應堆內(nèi)中子密度隨時間的瞬態(tài)變化特性 。 中子密度的瞬態(tài)變化會引起反應堆內(nèi)功率、溫度等的瞬態(tài) 變化，而這些參數(shù)的變化，又會引起反應性的變化，從而又 引起中子密度的變化。既在反應堆的瞬態(tài)過程中，存在反應 性反饋效應， 為了簡單起見本章暫不涉及反應性的反饋效應 。 緩發(fā)中子的作用 在以前的反應堆臨界計算只需考慮中子產(chǎn)生與消失保持 平衡即可，認為 所有裂變中子為瞬發(fā)中子 。然而，反應堆動 力學研究功率或中子通量密度的瞬態(tài)時間特征，就必須考慮 緩發(fā)中子的產(chǎn)生相對于裂變時刻的延遲。 緩發(fā)中子占總裂變中子份額很小（ 235U %），但緩 發(fā)時間很長，它對反應堆動態(tài)特征有重要的影響。 為了說明這一問題，假設所有裂變中子為瞬發(fā)中子，則堆芯內(nèi)中子密度的變化率為： )(1)( tnlkdt tdn e f f ??假設在 t0時， keff=1，在 t=0時 keff有一階躍變化，上式積分得 定義反應堆周期（ T）為：反應 堆內(nèi)中子通量密度變化 e 倍所 需要的時間。 則有： 不考慮緩發(fā)中子時 , 壓水堆內(nèi)中子的平均壽命就等于瞬發(fā) 中子的壽命 , 既 l ≈ 104 秒。 引入 δk= 的反應性擾動， ?反應堆周期： T=。 ?1秒內(nèi)，堆功率將增大 e10（ 22020）倍。核反應無法控制。 ???????? ?? tlkntn e f f 1e xp)(01?? effklTTtentn /0)( ?反應堆內(nèi)中子密度隨時間的變化 上面結(jié)論是基于所有裂變中子為瞬發(fā)的假設，忽略了緩 發(fā)中子。雖然，緩發(fā)中子所占比例很少，但其緩發(fā)時間卻 非常長（表 16）。 所以緩發(fā)中子對中子壽命所起的作用不 能忽視 。根據(jù)表 16第 i組緩發(fā)中子壽命應等于 ti +l， 這里 ti 是第 i組緩發(fā)中子先驅(qū)核的平均壽命?？紤]緩發(fā)中子后裂變 中子的平均壽命為： 利用表 16的數(shù)據(jù)可以計算出考慮緩發(fā)中子時壓水堆的中子 平均壽命為 l≈101 秒， 引入 δk= 的反應性擾動， ?反應堆周期： T=100秒。 ?1秒內(nèi)，堆功率將增大 （ 1%）倍。核反應完全可以控制。 ?????????? 6161)()1(iiiiii tlltll ??? 緩發(fā)中子雖然份額很少，但緩發(fā)時間較長，緩發(fā)效應大大 增加了兩代中子之間的平均時間間隔，從而延遲了中子密度 的變化率。 所以緩發(fā)中子效應在研究瞬態(tài)過程和反應堆
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