可燃毒物控制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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,K,a,与时间无关，堆芯的k,eff,为：,将N,F,(t), N,P,(t), N,FP,(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,K,ex。,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。,图,8-14,表示可燃毒物不同分,布对,k,eff,的影响。,堆芯寿期条件相同时，有,可燃毒物时的初始,k,eff,值比无,可燃毒物时要小，所以控制,棒所需控制的反应性减小。,当可燃毒物非均匀布置时，,k,eff,在堆芯寿期内，最大值可,以做到不超过初始值。,当可燃毒物均匀布置时，,k,eff,最大值大大超过初始值。,因此，在以上三种情况中，,可燃毒物非均匀布置时，反应堆所需要的控制棒数目为最少。,同时可做到可燃毒物反应性的释放与燃料燃耗所引起的,反应性损失相匹配。,另外，可燃毒物非均匀布置不仅可以补偿剩余反应性，,而且还可以起到,展平径向功率分布的,作用。,