哈工程核反應(yīng)堆的核物理第7章反應(yīng)性隨時間的變化講訴

第七章反應(yīng)性隨時間的變化7.1核燃料中重同位素成分隨時間的變化鈾-钚燃料循環(huán)中重同位素燃耗鏈要分別計算裂變產(chǎn)物的濃度變化及其對反應(yīng)性的影響是相當困難的。在工程中，計算時一般只需選其中吸收截面大或裂變產(chǎn)額大的一些主要同位素。其他的裂變產(chǎn)物按其截面大小及濃度隨時間的變化特性歸并成兩組“假想的集總裂變產(chǎn)物”：慢飽和裂變產(chǎn)物（SSFP）：吸收截面相對較大，濃度隨運行時間的增加而緩慢的趨于飽和的；非飽和裂變產(chǎn)物（NSFP）：截面很小，達不到飽和。核燃料中重同位素的燃耗方程裂變產(chǎn)物鏈線性化處理每個核素的燃耗方程：轉(zhuǎn)化為方程求解方法：把堆芯劃分成若干個燃耗區(qū)，在每個燃耗區(qū)內(nèi)，中子通亮密度和核子密度可以認為是常數(shù)；把運行時間分成許多時間間隔，即燃耗步長，在每個時間步長中，可以近似認為中子通亮密度不隨時間變化。對于給定的燃耗區(qū)，給定的燃耗步長內(nèi)，燃耗方程為：燃耗方程的求解解析方法

對i=1方程可以直接寫出其解的形式：i=2時遞推下去，得解的通式：將（7-10）代入（7-5）解得：又所以，燃耗方程組（7-5）的解析解由（7-1），（7-13），（7-14），（7-16）式?jīng)Q定。數(shù)值解法

（7-5）用向量形式表示為：差分格式：用迭代法求解上式，迭代格式為：燃耗方程按上面格式迭代求解下去，直至得到該燃耗步長末的核密度。7.2裂變產(chǎn)物和的中毒裂變產(chǎn)物中毒：由于裂變產(chǎn)物的存在，吸收中子而引起的反應(yīng)性變化。在反應(yīng)堆的實際設(shè)計中，一般采用數(shù)值方法直接對裂變產(chǎn)物中毒進行計算。反應(yīng)堆中考慮和中毒的原因：他們具有非常大的熱中子吸收截面和裂變界面，其濃度在反應(yīng)堆啟動后迅速增長；由于放射性的衰變使它們的濃度在工況變化時發(fā)生迅速變化。中毒的產(chǎn)生與衰變過程：忽略其中半衰期短的過程，簡化為：對上圖，和的濃度隨時間變化的方程式：反應(yīng)堆啟動時中毒新的堆芯，和的初始濃度為零。在初始條件下，（7-24），（7-25）的解為：

和的平衡濃度：當t足夠大后：平衡氙中毒：停堆后中毒停堆后和得濃度隨時間變化的微分方程：初始條件：微分方程組的解為：將上式對t求導，令t=0，得：當時，，停堆后氙的濃度時下降的，不可能出現(xiàn)最大氙中毒現(xiàn)象；反之，當時，停堆后的氙濃度時上升的，在停堆后的一段時間內(nèi)，氙的中毒總是增加的。最大氙濃度發(fā)生時間tmax：若，則停堆后達到最大濃度的時間與中子通亮密度無關(guān)：碘坑碘坑功率過渡時的中毒在初始條件下方程的解：氙震蕩中毒的裂變產(chǎn)物鏈和的濃度隨時間變化方程：裂變反應(yīng)堆啟動時的中毒在初始條件下，方程的解：平衡濃度：平衡釤中毒：反應(yīng)堆停堆后濃度隨時間變化當和的濃度都達到了平衡值，突然停堆，則：7.3反應(yīng)性隨時間的變化與燃耗深度堆芯壽期：一個新裝料堆芯從開始運行到有效增值系數(shù)降到1時，反應(yīng)堆滿功率運行的時間。數(shù)值方法進行燃耗計算空間擴散計算：在初始時刻給定的或由上一燃耗時間步長末求出的維芯材料成分和各同位素核密度的空間分布(韌始條件)的條件下，進行維芯各燃耗區(qū)的宏觀截面和少群群常