燃料温度变化.ppt

8.3.4 控制棒间的干涉效应 反应堆由很多控制棒，控制 棒同时插入时，总价值并不一 定等于各根控制棒单独插入时 的价值总和。因为，控制棒的 价值和它插入处的中子通量密 度大小密切相关。 一根控制棒插入堆芯后将引起 堆芯中中子通量密度分布的畸 变，也就会影响其它控制棒的 价值。这种现象成为控制棒的 干涉效应。 控制棒插入堆芯后对径向 中子通量密度分布的影响 ┅┅无控制棒时中子通量密度的分布； ——控制棒插入堆芯后中子通量密度的分布 两根控制棒相距较近时，两根 同时插入的总价值比它们单独 插入时价值的总和要小。 两根控制棒相距较远时，两根控 制棒同时插入所得的价值比单独 插入所得的价值总和要大。 堆芯设计时，应使控制棒的间距 大于热中子扩散长度。 两根对称偏心控制棒的干涉效应 ——两根偏心控制棒同时插入时的价值； ┅┅单根偏心控制棒插入时价值的两倍 8.3.5 控制棒插入不同深度对堆芯功率分布的影响 控制棒插入不同深度不仅影响 控制棒的价值,而且也影响堆 芯中的功率分布。堆芯设计中 需考虑控制棒插入不同深度时 所引起功率分布的变化，使功 率峰因子不超过规定值。 可采用部分长度控制棒和 控制棒的合理布置使堆芯功率分布得到展平。寿期初期，堆 芯有较大的剩余反应性，控制棒插入比较深。有控制棒的区 域，中子通量密度比较低，没有控制棒的底部，形成峰 值。随着反应堆的运行，控制棒不断向外移动，到堆芯寿期 末，控制棒提到顶部，中子通量密度峰值也到了顶部。 控制棒的插入深度对轴向中子通量密度分布的影响 8.4 可燃毒物控制 8.4.1 可燃毒物的作用 对于动力反应堆，新堆芯初始剩余反应性较大。 如果全采用控制棒补偿这些剩余反应性，就需要很多控制棒，每一控制棒需一套复杂驱动装置；并要在压力容器开许多孔，使压力容器强度受影响。 如全部采用化学补偿控制补偿这些剩余反应性，硼浓度可能超限值，慢化剂系数可能为正值。 一般采用三种方式联合控制，控制棒、可燃毒物棒、化学补偿毒物，以减少对控制棒的需求。 对可燃毒物要求： 有较大吸收截面，由于消耗可燃毒物而释放出的反应性基本 要与燃料燃耗所减少的剩余反应性相等。 可燃毒物中吸收中子后其产物的截面要尽可能的小。 堆芯寿期末可燃毒物残余量尽可能少以免影响堆芯寿期。 可燃毒物及结构材料有良好的机械性能。 作为可燃毒物主要元素有硼(B)和钆(Gd)。它们可以： 掺加到燃料棒中和燃料混合在一起。 做成管状、棒状或板状元件，插入到燃料组件中。 在压水堆中应用最广泛的是硼玻璃，在堆芯寿期末，硼 基本上被烧尽。留下的玻璃吸收截面比较小，对堆芯寿期的 影响不大。 8.4.2 可燃毒物的布置及其对反应性的影响 均匀布置情况 首先分析可燃毒物与慢化剂和燃料均匀混合的情况。假 设堆芯没有中子的泄露，燃料和可燃毒物核密度随时间的变 化方程为： 上式对时间积分可得： 其中 为中子注量 假设堆芯中没有中子泄露,而且慢化剂、冷却剂和结构材料 等宏观吸收截面ΣKa与时间无关，堆芯的keff 为： 将NF(t), NP(t), NFP(t), 带入上式可 得到不同可燃毒物吸收截面情况下 有效增殖因数随时间变化曲线。假 设初始有效增殖因数都相同并等于 Kex。 在不同 σa,p的情况下,k(t) 与t 的关系 希望采用吸收截面比较小的可燃毒物。 但采用吸收截面 比较小的可燃毒物，可燃毒物消耗比较慢，则在堆芯寿期末 将还有较多的毒物残留在堆内，它们对中子的有害吸收将使 堆芯的寿期缩短，称为寿期亏损。 最理想情况是: 在堆芯寿期初,可燃毒物的吸收截面不要 太大,以减少有效增殖因子偏离初始值的程度, 但随着可燃毒 物的消耗, 要求它的吸收截面逐渐增大, 以减少在堆芯寿期末 堆芯内可燃毒物的残留量。 采用非均匀结构的可燃毒物可以 解决这类问题。 可燃毒物的非均匀布置情况 把可燃毒物集中做成棒状、管状或板状元件，插入堆芯， 就形成可燃毒物的非均匀分布。这样可使可燃毒物形成强的 自屏效应，使可燃毒物的有效吸收截面减少。在非均匀结构 下，可燃毒物的燃耗方程为： 可燃毒物自屏因子 可燃毒物有效截面 图中表示可燃毒物的自屏效应随反应堆运行时间的变化。 左图表示不同时刻，慢化剂和可燃毒物中的中子通量密度分 布。右图表示可燃毒物的有效微观吸收截面、宏观截面和可 燃毒物的核密度随运行时间的变化。 可燃毒物的自屏效应随时间变化 图8-14 表示可燃毒物不同分 布对keff的影响。 堆芯寿期条件相同时