成都理工 核反应堆物理分析9 动力学.pptVIP

* */41 中子密度按指数规律变化e倍所需的时间称为反应堆周期： 当引入反应性为正时，Ｔ为正，中子密度随时间指数增长 当引入反应性为负时，Ｔ为负，中子密度随时间指数衰减 * */41 堆内中子通量密度增长一倍所需的时间称为反应堆倍周期或倍增周期。用TD表示： 所以 反应堆周期的符号和大小直接反映堆内中子增减变化速率，特别是在启动或功率提升过程中，对反应堆周期的监督十分重要。周期过小，可能导致反应堆失控。一般周期限制在30s以上。反应堆还有周期保护系统。 * */41 反应堆周期可以由反应性方程（9-23）或（9-24）确定，以 代入则可得： 或 * */41 反应性方程（9-23）或（9-24）和方程（9-40）、（9-41）都是表示反应堆周期和反应性之间的方程式。给定反应性 便可确定周期Ｔ。反之，它是由测量得到的反应堆周期来确定反应性的理论依据。 式中右端第一项是表示瞬发中子的作用，而第二项则表示缓发中子对反应堆周期的影响。若 =0，则两式变为 这便和（9-3）不考虑缓发中子时的反应堆周期相等。 * */41 9.4.2 不同反应性引入时反应堆的响应特性 * */41 * */41 时，反应堆达到临界尚需缓发中子作出贡献，因而反应堆特性在很大程度上由先驱核衰变的时间决定，称为缓发临界。 时， 称为瞬发超临界，此时即使不考虑缓发中子，有效增殖因子也会大于1，只靠瞬发中子就能使链式反应不断进行下去，缓发中子在决定周期方面不起作用。反应堆功率以瞬发中子决定的极短周期快速增长。 * */41 利用（9-13）式可以求得瞬发临界的条件，不考虑缓发中子（9-13）式变为： 临界时中子密度不随时间变化，所以瞬发中子临界条件为： 上式说明去处缓发中子部分，即仅依靠瞬发中子达到临界，称为瞬发临界。 * */41 * */41 当 为很大的负反应性时 稳定周期将接近于 ，即约等于80 s。 如果由于引入大的负反应性而突然停堆，则中子通量密度 迅速下降，而在短时间内瞬变项衰减之后，中子通量密度 将按指数规律下降，其周期约为80 s，即大约每184 s功率 下降一个量级。 * */41 反应堆停堆时，中子通量密度需下降10个数量级以上，其关闭时间要求至少30min，反应堆设计需要考虑。 有些反应堆，即使停堆以后很长时间，还会由积累的裂变产物衰变放出 射线，然后通过（ ,n ）反应继续产生中子。这样的过程会延长停堆的时间。 * */41 核反应堆物理分析核 反 应 堆 动 力 学 * */41 核反应堆安全运行的基础在于成功的控制中子通量密度或反应堆功率在各种情况下随时间的变化。 第七章,我们讲了燃料和裂变产物同位素成分随时间的变化以及它们对keff的影响。由于这些量随时间的变化很缓慢，所以很容易对其进行控制并使反应堆维持在一定功率下运行。 * */41 反应堆启动、停堆或功率调节时的控制棒的移动等情况下, 反应堆的keff发生迅速变化。此时反应堆成为超临界或次临界，而中子通量密度随时间急剧变化。这种变化以秒为单位来量度。了解这种中子通量密度在偏离临界状态下的瞬态变化特征，对反应堆的控制和安全运行是及其重要的。 * */41 本章讨论由于有效增殖因子或反应性的迅速变化所引起的反应堆内中子密度随时间的瞬态变化特性。 中子密度的瞬态变化会引起反应堆内功率、温度等的瞬态变化，而这些参数的变化，又会引起反应性的变化，从而又引起中子密度的变化。即在反应堆的瞬态过程中，存在反应性反馈效应，为了简单起见本章暂不涉及反应性的反馈效应。 * */41 9.1 缓发中子的作用 在以前的反应堆临界计算只需考虑中子产生与消失保持平衡即可，认为所有裂变中子为瞬发中子。然而，反应堆动力学研究功率或中子通量密度的瞬态时间特征，就必须考虑缓发中子的产生相对于裂变时刻的延迟。 缓发中子占总裂变中子份额很小(235U 0.65%)，但缓发时间很长，它对反应堆动态特征有重要的影响。 * */41 为了说明这一问题，假设所有裂