可燃毒物控制.ppt

1、8.4 可燃毒物控制,8.4.1 可燃毒物的作用 對(duì)于動(dòng)力反應(yīng)堆，新堆芯初始剩余反應(yīng)性較大。 如果全采用控制棒補(bǔ)償這些剩余反應(yīng)性，就需要很多控制棒，每一控制棒需一套復(fù)雜驅(qū)動(dòng)裝置；并要在壓力容器開(kāi)許多孔，使壓力容器強(qiáng)度受影響。 如全部采用化學(xué)補(bǔ)償控制補(bǔ)償這些剩余反應(yīng)性，硼濃度可能超限值，慢化劑系數(shù)可能為正值。 一般采用三種方式聯(lián)合控制，控制棒、可燃毒物棒、化學(xué)補(bǔ)償毒物，以減少對(duì)控制棒的需求。,對(duì)可燃毒物要求： 有較大吸收截面，由于消耗可燃毒物而釋放出的反應(yīng)性基本 要與燃料燃耗所減少的剩余反應(yīng)性相等。 可燃毒物中吸收中子后其產(chǎn)物的截面要盡可能的小。 堆芯壽期末可燃毒物殘余量盡可能少以免影響堆芯壽期

2、。 可燃毒物及結(jié)構(gòu)材料有良好的機(jī)械性能。 作為可燃毒物主要元素有硼(B)和釓(Gd)。它們可以： 摻加到燃料棒中和燃料混合在一起。 做成管狀、棒狀或板狀元件，插入到燃料組件中。 在壓水堆中應(yīng)用最廣泛的是硼玻璃，在堆芯壽期末，硼 基本上被燒盡。留下的玻璃吸收截面比較小，對(duì)堆芯壽期的 影響不大。,8.4.2 可燃毒物的布置及其對(duì)反應(yīng)性的影響,均勻布置情況 首先分析可燃毒物與慢化劑和燃料均勻混合的情況。假 設(shè)堆芯沒(méi)有中子的泄露，燃料和可燃毒物核密度隨時(shí)間的變 化方程為： 上式對(duì)時(shí)間積分可得：,其中 為中子注量,假設(shè)堆芯中沒(méi)有中子泄露,而且慢化劑、冷卻劑和結(jié)構(gòu)材料 等宏觀吸收截面Ka與時(shí)間無(wú)關(guān)，堆芯的

3、keff 為： 將NF(t), NP(t), NFP(t), 帶入上式可 得到不同可燃毒物吸收截面情況下 有效增殖因數(shù)隨時(shí)間變化曲線。假 設(shè)初始有效增殖因數(shù)都相同并等于 Kex。,希望采用吸收截面比較小的可燃毒物。 但采用吸收截面 比較小的可燃毒物，可燃毒物消耗比較慢，則在堆芯壽期末 將還有較多的毒物殘留在堆內(nèi)，它們對(duì)中子的有害吸收將使 堆芯的壽期縮短，稱為壽期虧損。 最理想情況是: 在堆芯壽期初,可燃毒物的吸收截面不要 太大,以減少有效增殖因子偏離初始值的程度, 但隨著可燃毒 物的消耗, 要求它的吸收截面逐漸增大, 以減少在堆芯壽期末 堆芯內(nèi)可燃毒物的殘留量。 采用非均勻結(jié)構(gòu)的可燃毒物可以

4、解決這類問(wèn)題。,可燃毒物的非均勻布置情況 把可燃毒物集中做成棒狀、管狀或板狀元件，插入堆芯， 就形成可燃毒物的非均勻分布。這樣可使可燃毒物形成強(qiáng)的 自屏效應(yīng)，使可燃毒物的有效吸收截面減少。在非均勻結(jié)構(gòu) 下，可燃毒物的燃耗方程為： 可燃毒物自屏因子 可燃毒物有效截面,圖中表示可燃毒物的自屏效應(yīng)隨反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)間的變化。 左圖表示不同時(shí)刻，慢化劑和可燃毒物中的中子通量密度分 布。右圖表示可燃毒物的有效微觀吸收截面、宏觀截面和可 燃毒物的核密度隨運(yùn)行時(shí)間的變化。,圖8-14 表示可燃毒物不同分 布對(duì)keff的影響。 堆芯壽期條件相同時(shí)，有 可燃毒物時(shí)的初始keff值比無(wú) 可燃毒物時(shí)要小，所以控制 棒所需控制的反應(yīng)性減小。 當(dāng)可燃毒物非均勻布置時(shí)， keff在堆芯壽期內(nèi)，最大值可 以做到不超過(guò)初始值。 當(dāng)可燃毒物均勻布置時(shí)， keff最大值大大超過(guò)初始值。 因此，在以上三種情況中， 可燃毒物非均勻布置時(shí)，反應(yīng)堆所需要的控制棒數(shù)目為最少。 同時(shí)可做到可燃毒物反