436 3

11. ELEKTROWNIE JĄDROWE

jednostki czasu) trzeba wartość k_cf powiększyć do wartości nieco większej od jedności. Strumień neutronów będzie wówczas zwiększać się do chwili, w której przez wsunięcie prętów regulacyjnych osiągnie się k_c{ = 1, ale na wyższym niż poprzednio poziomie mocy.

W praktyce stosuje się często także pojęcie reaktywności reaktora

Q= l-~    (11.6)

k_Cf

charakteryzującej stan reaktora oraz odchylenie przebiegu reakcji łańcuchowej w rdzeniu od stanu krytycznego, w którym k_ef = 1 i q = 0.

Początkowa reaktywność rdzenia jest kompromisem przeciwstawnych wymagań. Z jednej strony powinna być duża, aby zapewnić długotrwałą pracę reaktora bez przeładowywania paliwa; z drugiej zaś jest ograniczona wymaganiem zapewnienia w dowolnych warunkach wyłączenia reaktora i utrzymania go w stanie podkrytycznym przez urządzenia sterujące. Ze względów bezpieczeństwa zwykle reaktor projektuje się tak, aby ze wzrostem temperatury (mocy reaktora) reaktywność zmniejszała się, co zapewnia samoczynne ustalanie się mocy reaktora (na innych poziomach) nawet przy przypadkowych zmianach reaktywności.

Do określenia prędkości przebiegów procesów przejściowych stosuje się pojęcie okresu reaktora T. Jest to umownie przyjęty czas, w którym przy stałej reaktywności gęstość strumienia neutronów (lub moc reaktora) zmieni się e-krotnie (e = 2,718282). Wartość okresu Tjest systematycznie mierzona i jeśli zmniejszy się do wartości mniejszej niż dopuszczalna ze względu na bezpieczeństwo reaktora, to wówczas automatycznie są zrzucane pręty pochłaniające i następuje wyłączenie reaktora.

Do oceny efektywnej populacji neutronów stosuje się pojęcie prawdopodobieństwa pozostania („nieucieczki”) neutronów w reaktorze

przy czym k„ - współczynnik mnożenia neutronów dla reaktora o nieskończenie dużych wymiarach.

Prawdopodobieństwo pozostania neutronów w reaktorze zwiększa się ze zwiększaniem się stosunku jego objętości do powierzchni zewnętrznej. Wynika stąd. że przy projektowaniu reaktora jądrowego, w celu zapewnienia warunków pozwalających podtrzymać reakcję łańcuchową (k_cf = Pk_a0 ^1), poza doborem właściwych materiałów paliwowych, chłodziwa, proporcji konstrukcyjnych itd. należy zachować odpowiednie wymiary geometryczne rdzenia reaktora, tzw. wymiary krytyczne, zapewniające właściwy bilans między liczbą neutronów produkowanych a pochłanianych i uciekających z układu.

W przypadku stosowania w reaktorze jako paliwa uranu naturalnego, nadmiar neutronów nie jest duży. Dążąc do zmniejszenia strat neutronów, zwiększyć

436