Переотравление самарием после пуска длительно стоявшего реактора
Попробуем проверить свой уровень понимания самариевого отравления реактора и ответить на вопрос: что будет происходить с величиной отравления реактора самарием, если после длительной (более 15 суток) стоянки реактор пускается вновь и работает на постоянном уровне мощности?
- Поскольку после длительной стоянки уровень отравления реактора самарием выше стационарного (на величину прометиевого провала), а реактор, достаточно длительно работающий на мощности, в конечном счёте должен выйти на стационарный уровень отравления, то при длительной работе реактора на постоянной мощности после долгой стоянки величина отравления самарием должна по прошествии достаточно длительного времени работы реактора снизиться до уровня стационарного отравления, так как весь избыточный самарий (сверх стационарного его количества) за время работы будет расстрелян нейтронами. Реактор должен вернуться к старому уровню стационарного отравления самарием (т.е. к тому, который был в момент последнего останова), так как стационарное отравление не зависит от уровня мощности реактора.
Поэтому нам остаётся ответить лишь на второй закономерно возникающий у эксплуатационника вопрос: каков характер этого переходного процесса rSm(t) при возвращении реактора «со дна прометиевого провала» к стационарному уровню отравления, и сколько времени будет продолжаться этот переходный процесс?
Ответ на этот вопрос получается из решения системы дифференциальных уравнений отравления реактора самарием при теперь уже не нулевых начальных условиях:
t = 0 NPm = 0 и NSm = NSm0 + NPm0 при Ф(t) = Фо
(чаще всего NSm0 и NPm0 являются стационарными концентрациями 149Sm и 149Pm).
Выполнение решения и стандартный переход от текущих концентраций самария к текущим величинам отравления самарием позволяет получить выражение для rSm(t), графическая иллюстрация которого для различных значений Np приведена на рис.20.5.
rSm(t)
0 Стоянка реактора (³ 15 сут) Пуск Работа на постоянном уровне мощности
t
При Np ³ 70% Npном
rSmo
При Np = 30% Npном
rSmпп При Np = 60% Npном
Рис. 20.5. Переходные процессы изменения отравления реактора самарием при работе реактора
на различных уровнях мощности после длительной стоянки.
Из приведенного графика следует, что реактор тем быстрее возвращается к состоянию стационарного отравления самарием, чем выше уровень мощности, на котором он работает после длительной стоянки: при больших плотностях потока нейтронов избыточный (сверх стационарного) самарий расстреливается нейтронами с большими скоростями.
На высоких уровнях мощности(>70ё80%) переходный процесс идёт с «проскоком» уровня стационарного отравления, что объясняется превышением скорости расстрела избыточного самария над скоростью его образования из прометия, который на высоких мощностях в первой половине переходного процесса не успевает накопиться в достаточно большом количестве, чтобы дать скорость распада, близкую к скорости расстрела самария.