反应堆物理CHAPTER.ppt

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1、反应堆点堆动力学,点堆“point reactor”,假设瞬态过程中堆芯各处的中子通量密度或功率随时间变化的规律都相同。,反应堆没有缓发中子的情况Reactor with no delayed neutrons,反应性阶跃变化step change of reactivity,反应堆没有缓发中子的情况Reactor with no delayed neutrons,一代之间中子数目的变化设中子的平均寿命为l，则中子数目的变化率为,反应堆没有缓发中子的情况Reactor with no delayed neutrons(2),或方程的解为：反应堆的功率按同样规律增长：,反应堆周期Reactor

2、period,通常把反应堆内中子通量密度、功率变化为原来e倍所需的时间定义为反应堆周期，即有P（t）=P0et/反应堆周期是反应堆动态过程中一个十分重要的参数，它表征了反应堆内中子通量密度、功率变化的快慢一个超临界反应堆的周期可表示为：,反应堆周期,设一座压水堆，中子寿命l=10-5 秒，在t=0时刻突然阶跃引入 50 pcm 的反应性。则这样在1秒钟内，反应堆功率将变为初始的 e50 或 51021倍，无法控制！,有缓发中子的反应堆Reactor with delayed neutrons,若考虑缓发中子，则中子的平均寿命应对所有中子（瞬发+缓发）平均，即,Reactor with dela

3、yed neutrons(2),周期应写成前一例题的周期变为1秒钟后，反应堆功率变成每秒钟仅增加0.5%，完全来得及控制,倍增周期T2,通常把反应堆内中子通量密度、功率变化为原来一倍所需的时间定义为反应堆的倍增周期T2与T之间有如下的关系T2 T*ln2,带六组缓发中子的点堆动力学方程6-group delayed neutrons point reactor kinetics equations,带六组缓发中子的点堆动力学方程6-group delayed neutrons point reactor kinetics equations,周期与反应性之间的关系,反应堆瞬态过程中，反应堆周期

4、T（）与反应性之间的关系可由反应性方程给出反应性方程也称倒时方程1倒时相当于使反应堆功率增长的稳定周期为一小时，向反应堆内添加的正反应性的量,反应性（或倒时）方程,图解反应性方程,周期法测量反应性,n(t)=n0et/lnn(t)=t/+lnn0,周期法测量反应性,通过测量周期来确定反应性是反应堆运行过程中最常规的一种方法其理论基础就是反应性方程,应注意的问题,周期不宜太长，否则测量时间太长，测量误差较大，一般可选择在50100s之间。周期不能太短，否则不安全，一般应大于20s,有关讨论Related discussions,k=0.反应堆临界时，周期为无穷大。,有关讨论Related dis

5、cussions,大的正反应性引入().0-1.因此,可解得周期为跟完全忽略缓发中子存在时的情况相同,有关讨论Related discussions,大的负反应性引入(反应堆紧急停堆).趋向于 意味着不管加入多大的负反应性，都不可能把反应堆关闭得更快，该速率由衰减得最慢的缓发中子先驱核决定。（周期不可能更短）。,对阶跃引入的反应性的响应Response to reactivity step(1),正反应性阶跃Positive reactivity prompt jump,正反应性引入时，反应性方程有唯一的正根T0，其余代表瞬变项的6个时间常数都为负，因此，瞬变过程结束后，堆内中子通量密度、功率

6、就按T0决定的单一指数规律变化，T0就称渐进周期或稳定周期,对阶跃引入的反应性的响应Response to reactivity step(2),正反应性阶跃Positive reactivity prompt jump,瞬发临界Prompt Criticality,瞬发临界条件(1-)k=1 或,反应堆周期和瞬发中子寿命间的关系Reactor period vs neutron lifetime,对阶跃引入的反应性的响应Response to reactivity step(3),负反应性阶跃Negative reactivity prompt jump,负反应性引入时，反应性方程有七个负根

7、，其中T0的绝对值最大，同样，瞬变过程结束后，堆内中子通量密度、功率由T0决定的单一指数规律衰减,对阶跃引入的反应性的响应Response to reactivity step(4),负反应性阶跃Negative reactivity prompt jump,反应堆动力学的数值演示Numerical demonstration of reactor kinetics,反应堆动力学的数值演示,临界反应堆内的中子平衡Neutron balance for the critical reactor,反应堆动力学的数值演示,反应堆动力学的数值演示,Situation after many genera

8、tions,瞬跳近似Prompt jump approximation,实际功率增长及瞬跳近似,瞬发临界Prompt Criticality,次临界增殖和反应堆启动subcriticality and rector startup,中子源,为了在启动时满足最低要求的中子计数率（避免启动盲区），必须在堆芯装入中子源。中子源分两类：1）初级源用于首次启动及寿期初运行。2）次级源，用于堆运行启动，它在堆运行后被激活。初级源是钋-铍源、次级源是锑-铍源。,一次(初级)源,首次装料，启动时需要装入的中子源称为初级中子源。原理：Be的（，n）反应Be-C+nPoBe中子源半衰期较短（138.4天）,二次(

9、次级)源,次级源需经堆内辐照后才能释放中子原理：光中子反应Be-2He+n最常用的为Sb-Be源,源中子在次临界反应堆内的增殖,设中子源强为S0，反应堆有效增殖系数为k1反应堆内的中子总数1st 代:S02nd 代:S0+kS03rd 代:S0+kS0+k2S0,次临界增殖,1/(1-k)称为次临界增殖系数 当反应堆趋向临界时，次临界增殖系数趋于无穷大,1/M外推法,设反应堆有一初始k0kk0,1/M外推法,定义 M 为1/M 和k之间有如下关系,1/M外推法,例题,用连续稀硼外推临界时，当CB1=1100ppm，记数率为N1，当CB2=980ppm，记数率N2=3N1，假定DBW不变，估算临界硼浓度。,例题,稀硼外推临界，试根据下列两组CB与两个通道记数率的关系，估算临界硼浓度，并说明你决定用哪个值继续试验。CB1=1100ppm，N1=450cps，N2410cps CB2=980ppm，N1=1050cps，N21300cps,