15. CÁC PHƯƠNG TIỆN ĐIỀU KHIỂN
16.2. Tỷ số urani-grafit
Đối với các lò phản ứng dạng kênh sử dụng chất làm chậm grafit, tỷ số urani- grafit, nghĩa là tỷ số giữa số hạt nhân urani và số hạt nhân grafit, là một thông số quan trọng. Tỷ số urani-grafit quyết định mức độ nghiêm ngặt của phổ nơtron trong mạng, mức độ nghiêm ngặt này có ảnh hưởng đến các tính chất tái sinh. Trong giai đoạn đầu xây dựng lò phản ứng thông số đó được sử dụng để xác định cấu trúc mạng, vốn có hệ số tái sinh cao hơn cả, điều này đặc biệt quan trọng đối với các lò phản ứng đầu tiên hoạt động với urani tự nhiên. Trong các lò phản ứng РБМК-1000 hiện đại sử dụng urani làm giàu thấp, không có việc tiết kiệm nơtron nghiêm ngặt như vậy, vì vậy tìm kiếm tỷ số urani-grafit tốt nhất là để tối ưu hóa các thông số có ảnh hưởng đến độ an toàn của lò phản ứng. Đối với РБМК, thông số quan trọng nhất có thể chọn là, ví dụ hiệu ứng độ phản ứng của lò phản ứng khi cạn КМПЦ, nghĩa là khi mất nước làm nguội BNL. Với kết cấu BNL đã chọn và độ làm giàu nhiên liệu, tồn tại bước mạng tối ưu, khi đó hiệu ứng cạn nước gần bằng 0. Mọi sai lệch khỏi bước mạng tối ưu đều tạo ra những vấn đề nhất định đối với an toàn hoặc khi mất nước làm nguội, hoặc khi cấp nước vào các kênh nhiên liệu trong các tình huống khẩn cấp.
Để minh họa, trên hình 16.2 đưa ra sự phụ thuộc của hệ số tái sinh nơtron của ô mạng РБМК-1000 sử dụng nhiên liệu chưa bức xạ làm giàu 2% vào bước mạng có nước và không có nước trong các kênh công nghệ.
Các số liệu đưa ra trên hình 16.2 chứng tỏ rằng, đối với ô mạng có nước, sự phụ thuộc k∞ vào bước mạng trong dải 20 – 25 cm thì yếu, ngược lại, trong mạng
không có nước thì mạnh. Trong khi đó đáng chú ý là, điểm giao nhau của hai đường cong (hiệu ứng cạn nước bằng 0) ứng với bước mạng ~ 22 cm. Do đó có thể nói rằng, bước mạng được chọn cho РБМК-1000 không phải là tối ưu theo quan điểm hiệu ứng cạn nước. Đó chính là nguyên nhân của việc chọn lượng grafit giảm đi 20% trong lò phản ứng của tổ máy thứ 5 NMĐHN Kursk, điều được thể hiện trong giải pháp dễ chấp nhận hơn cả về công nghệ là xén bớt các góc của các khối grafit.
Hình 16.2. Sự phụ thuộc của vào bước mạng có nước (1) và không có nước (2) trong các kênh công nghệ
k∞
Các câu hỏi cho mục “Tỷ số urani-grafit”
1. Vai trò của tỷ số urani-grafit trong РБМК-1000 là thế nào?
2. Hãy phân tích tại sao hệ số tái sinh hiệu dụng cực đại trong mạng không có nước trong các kênh lại đạt được khi bước mạng lớn hơn so với trong mạng có nước trong các kênh?