Прекращение - цепная реакция
Cтраница 2
Этому препятствуют, однако, следующие основные причины: 1) Уменьшение концентрации горючего, приводящее к уменьшению избытка массы горючего сверх критической и прекращению цепной реакции. Накопление продуктов деления горючего, поглощающих нейтроны и тем самым ухудшающих нейтронный баланс системы, что также ведет к прекращению цепной реакции. [16]
Однако, как ни медленно расходуется ядерное горючее, продолжительность работы реактора на одной загрузке горючего, или в течение одной кампании, ограничено. Это объясняется накоплением продуктов деления, сильно поглощающих нейтроны, приводящим в конце концов к уменьшению коэффициента размножения системы до величины, меньшей единицы, и к прекращению цепной реакции. Для повторного пуска реактора требуется загрузить в него свежее ядерное горючее. [17]
 |
Принципиальная схема технического водоснабжения АЭС. [18] |
Характерной особенностью атомных электростанций, оказывающей первостепенное влияние на построение схем электроснабжения потребителей собственных нужд, выбор источников питания и кратности резервирования, является остаточное тепловыделение в активной зоне после прекращения цепной реакции деления. [19]
Например, для защиты полимера от атмосферного старения необходимо уменьшить энергию, поглощаемую полимером в результате воздействия ультрафиолетовых лучей. Для этой цели добавки должны в большей степени поглощать ультрафиолетовые лучи, не разрушаясь при этом. Другой путь-взаимодействие добавок с образовавшимися радикалами и прекращение цепной реакции в начале ее развития. [20]
Простейшая схема I применяется в ограниченном числе реакторов, в которых топливом служит природный уран. Ее осуществление возможно, например, в реакторах на медленных нейтронах с тяжелой водой или графитом в качестве замедлителя и сжатым гелием или D2O в качестве теплоносителя. Здесь определенная часть TJ235 превращается в плутоний, что позволяет израсходовать значительное количество U235 до прекращения цепной реакции. В этой схеме имеется только один химический завод, изготовляющий ядерное топливо - металлический уран в виде стержней, пластин или труб. Содержание U235 в отработанном горючем настолько незначительно ( 0 4 % в случае применения D2O как замедлителя), что его регенерация для повторного использования нецелесообразна, а извлечение плутония экономически невыгодно. [21]
Как известно, по мере накопления в реакторе продуктов деления, сильно поглощающих нейтроны, реактивность реактора уменьшается, и для поддержания ее на постоянном уровне необходимо постепенно выдвигать из активной зоны помещенные в нее ранее специальные компенсирующие стержни, которые в начале кампании реактора служили для подавления его избыточной реактивности. Перемещением таких стержней компенсируется выгорание ядерного горючего в реакторе. Однако через некоторое время, которое может измеряться месяцами и даже годами, отравление реактора станет настолько значительным, что дальнейшая его работа будет невозможной вследствие прекращения цепной реакции. После этого отработанное горючее удаляется из реактора и загружается свежее. [22]
Во многих и разнообразных случаях катализа присутствие катализатора вызывает цепную реакцию. Здесь ускорение достигается благодаря тому, что в процессе реакции появляется большое количество частиц, богатых энергией: их концентрация может даже превосходить равновесную. К цепным реакциям чаще всего относятся реакции отрицательного катализа. Он бывает связан с замедлением и прекращением цепной реакции из-за обрыва цепей, вследствие взаимодействия отрицательного катализатора с активными частицами. Отличие отрицательного катализа от обычного химического ингибирования состоит в том, что катализатор многократно вступает во взаимодействие с активными частицами реагирующего вещества и регенерируется, восстанавливая свой состав после каждого акта обрыва цепи. Химический же ингибитор после одного акта взаимодействия с активной частицей выбывает из реакции, изменяя свой состав. [23]
Управление цепной реакцией осуществляется органами регулирования. При погружении стержня в активную зону происходят прямонротивоположпые процессы. Для прекращения цепной реакции в аварийной ситуации применяются стержни аварийной защиты, к-рые располагаются над активной зоной и по аварийному сигналу быстро вводятся в нее. [24]
Управление реактивностью путем перемещения механических исполнительных органов применяется во всех энергетических реакторах. По назначению эти органы ( называемые стержнями) подразделяют на регулирующие, компенсирующие и аварийные. Компенсирующие стержни имеют значительную реактивность и предназначены для компенсации медленных изменений реактивности, вызванных выгоранием топлива или сменой мощности реактора, а также для выравнивания поля энерговыделения. Регулирующие стержни имеют малую эффективность ( до р-доли запаздывающих нейтронов), но большую скорость перемещения и предназначены для компенсации небольших возмущений. Аварийные стержни обычно находятся вне активной зоны и быстро вводятся в нее, внося значительную отрицательную реактивность в аварийных ситуациях, требующих немедленного прекращения цепной реакции. В некоторых реакторах одни и те же регулирующие органы выполняют две или три функции. [25]
Реакторы, в которых горючее и замедлитель составляют однородную смесь, носят название гомогенных реакторов. Реактор охлаждается водой, циркулирующей по трубам в форме змеевика, расположенного внутри контейнера. Управляющие стержни изготовлены из кадмия. Интересная особенность реактора заключается в том, что цепная реакция поддерживается в нем на заданном уровне без помощи регулирующих стержней. Это связано с изменениями коэффициента размножения нейтронов даже при незначительных колебаниях концентрации ядерного горючего. При повышении температуры концентрация ядерного горючего уменьшается вследствие его теплового расширения, вызывая уменьшение коэффициента размножения и прекращение цепной реакции, до тех пор пока температура раствора урана не понизится до расчетного значения. [26]
В реакторах типа ВВЭР для уменьшения числа исполнительных органов дополнительно применяется ввод борной кислоты в теплоноситель в начале кампании. По мере выгорания топлива борная кислота выводится из теплоносителя. Для этого часть воды первого контура отбирается на продувку, где ионообменными фильтрами очищается от борной кислоты, а чистая вода возвращается в контур. Кроме того, поглотитель вводится равномерно по всему объему реактора и не вызывает перекосов поля, как в случае регулирования механическими исполнительными органами. Однако недостатком этого метода является малая скорость вывода бора, что ограничивает маневренность реактора. Поэтому обычно применяется комбинация методов перемещения исполнительных органов и ввода бора, который также предусматривается для остановки реактора в случае гипотетической максимальной проектной аварии, связанной с потерей теплоносителя из контура, когда зона должна охлаждаться водой, подаваемой из специальной системы аварийного охлаждения. Добавление бора в эту воду обеспечивает надежное прекращение цепной реакции. [27]
Страницы: 1 2