О понятии «мгновенная критичность»

08.12.2021 2021 - №04 Подготовка кадров

А.Г. Юферов

https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.12

Рассматриваются методические вопросы, связанные с понятийным и терминологическим аппаратом динамики ядерных реакторов. На основе анализа стандартных уравнений точечной кинетики, представленных в форме баланса скоростей процессов, показано, что понятия «мгновенная критичность» или «критичность на мгновенных нейтронах» (которые связывают с состоянием ядерного реактора, когда реактивность равна «эффективной доле запаздывающих нейтронов» ρ = β) уместно относить только к состоянию с нулевой реактивностью.

Это обусловлено тем, что при ρ = β скорость репродукции популяции нейтронов равна скорости генерации запаздывающих нейтронов, а мгновенные нейтроны «уходят» на генерацию предшественников запаздывающих нейтронов (ПЗН), поскольку скорость репродукции мгновенных нейтронов равна скорости генерации ПЗН. Показано, что, вопреки традиционному подходу, нельзя противопоставлять «мгновенную критичность» и «критичность на запаздывающих нейтронах», так как эти состояния тождественны (одновременны и совместны), совпадая с состоянием нулевой реактивности. Аналогично, состояние «мгновенной надкритичности» тождественно «надкритичности на запаздывающих нейтронах», совпадая с состоянием экспоненциального увеличения скоростей всех процессов, учитываемых в уравнении точечной кинетики ЯР. Показано, что равенство реактивности эффективной доле запаздывающих нейтронов не может трактоваться как «граница безопасности» или «граница управляемости», поскольку неприемлемый период разгона реактора достигается при существенно меньших значениях реактивности. Предлагаемые уточнения целесообразны как с точки зрения более адекватного описания процессов в ядерном реакторе, так и применительно к формулировкам требований ядерной безопасности.

Ссылки

1. Bahman Z._Neutronic Analysis For Nuclear Reactor Systems. – Springer, 2019. – 672 p.
2. Marguet S. The Physics of Nuclear Reactors. – Springer, 2017. – 1462 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-59560-3 .
3. Oka Y.; Suzuki K. Nuclear Reactor Kinetics and Plant Control. – Springer, 2013. – 305 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-4-431-54195-0 .
4. Anglart H. Nuclear Reactor Dynamics and Stability. – Warsaw University of Technology, 2013.– 153p.
5. Селезнев Е.Ф. Кинетика реакторов на быстрых нейтронах. – М.: Наука, 2013. – 239 с.
6. Саркисов А. А., Пучков В. Н. Нейтронно-физические процессы в быстрых реакторах с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями. – М.: Наука, 2011. – 168 с.
7. Халимончук В.А. Динамика реактора с распределенными параметрами в исследованиях переходных режимов эксплуатации ВВЭР и РБМК. – К.: Основа, 2008. – 228 с.
8. Наумов В.И., Смирнов В.Е. Моделирование нестационарных и аварийных процессов в ядерных энергетических установках. – М.: МИФИ, 2007. – 104 с.
9. Van Dam H., van der Hagen T.H.J.J., Hoogenboom J.E. Nuclear Reactor Physics. – Delft University of Technology, 2005. – 132 p.
10. Юркевич Г.П. Системы управления энергетическими реакторами. – М.: ЭЛЕКС-КМ, 2001. – 344 с.
11. Ганев И.Х. Физика и расчет реактора. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 496 с.
12. Дементьев Б.А. Кинетика и регулирование ядерных реакторов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 272 с.
13. Шихов С.Б., Троянский В.Б. Теория ядерных реакторов. Том 2. Газокинетическая теория. – М.: Энергоиздат. 1983. – 368 с.
14. Саркисов А.А., Пучков В.Н. Физика переходных процессов в ядерных реакторах. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 264 с.
15. Бартоломей Г.Г., Бать Г.А., Байбаков В.Д., Алхутов М.С. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. – М.: Энергоиздат. 1982. – 512 с.
16. Lewins J. Nuclear reactor kinetics and control. - Pergamon Press, 1978. – 275 p.
17. Akcasu Z., Lellouche G.S., Shotkin L.M. Mathematical methods in nuclear reactor dynamics. – Academic Press, 1971. – 465 p.
18. Harrer J.M. Nuclear reactor control engineering. – Van Nostrand, 1963. – 587 p.
19. Физика ядерных реакторов. – М.: Атомиздат, 1964. – 384 с.
20. Глесстон С., Эдлунд М. Основы теории ядерных реакторов. – М.: Издательство иностранной литературы, 1954. – 458 с.
21. Судэк Г., Кэмпбелл Э. Элементарная теория котла. // УФН. – 1950. – Т. 42. – С. 93-156. DOI: 10.3367/UFNr.0042.195009g.0093.
22. McLaughlin T.P., Monahan S.P., Pruvost N.L., Frolov V.V., Ryazanov B.G., Sviridov V.I. A Review of Criticality Accidents. – Los Alamos National Laboratory, LA-13638. 2000. –158 p.DOI: https://doi.org/10.2172/760080 .
23. Терминологический словарь по аварийным ситуациям в ядерной энергетике. – М. : Ядерное общество СССР, 1990. – 117 с.
24. Политехнический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1989. – 656 с.

динамика ядерного реактора мгновенная критичность критичность на запаздывающих нейтронах

Ссылка для цитирования статьи: Юферов А.Г. О понятии «мгновенная критичность». // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2021. – № 4. – С. 135-145. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.12 .