3. Các thông số vật lý đặc trƣng trong lò phản ứng
3.3.1.Điềukhiển độ phản ứng bằng các bó thanh điềukhiển
Trong lò nƣớc áp lực PWR, mỗi bó thanh điều khiển chứa 24 thanh điều khiển làm bằng vật liệu hấp thụ neutron (Ag-In-Cd), số lƣợng bó thanh điều khiển trong lò phụ thuộc vào kích thƣớc của lò phản ứng. Trong trƣờng hợp lò Tomari với công suất 2600MWt thì 48 bó thanh điều khiển đƣợc sắp xếp trong vùng hoạt lò phản ứng để điều khiển phân bố thông lƣợng theo bán kính của vùng hoạt (the horizontal neutron flux distribution). Các bó thanh điều khiển đƣợc di chuyển bằng hệ thống chuyển dịch cơ học phía trên phần mũ lò và đƣợc chia làm 6 nhóm (bank) SA, SB,A, B, C, D mỗi nhóm gồm có 8 bó thanh điều khiển. Khi lò đƣợc khởi động, từng nhóm thanh điều khiển đƣợc rút ra khỏi lò theo một quy tắc đã qui định. Khi lò đạt đến trạng thái tới hạn thì toàn bộ các nhóm SA, SB, A, B và C đƣợc rút ra hoàn toàn khỏi lò còn nhóm D thì đƣợc rút ra một phần. Sau đó, nhóm D từ từ đƣợc rút lên để nâng cao công suất của lò. Khi công suất đạt 100% thì nhóm D gần nhƣ đƣợc rút ra hoàn toàn và chỉ còn khoảng 10% chiều dài trong lò. Sự thay đổi vị trí nhóm D cho phép điều khiển công suất của lò.
37
Vị trí phân bố của các nhóm thanh điều khiển trong lò Tomari số 3 đƣợc mô tả chi tiết trên hình 6 dƣới đây:
Hình 6: Vị trí của các nhóm thanh điều khiển trong vùng hoạt
Vị trí của các bó thanh điều khiển đƣợc chia thành 228 bƣớc theo chiều cao của vùng hoạt. Việc thay đổi vị trí các bó thanh điều khiển đƣợc điều chỉnh bằng cơ cấu chuyển dịch cơ học (Control Rod Drive Mechanism) đặt phía trên mũ lò.
Sau đây, tôi xin đƣa ra một ví dụ để tính toán giá trị độ phản ứng của các thanh điều khiển trong lò phản ứng hạt nhân PWR. Giả thiết rằng:
+ Trạng thái ổn định ban đầu (steady state) ở 90% + Nhiệt độ chất làm mát trong lò là 304,96ºC + Trạng thái ổn định cuối cùng ở 100% + Nhiệt độ chất làm mát lúc này là 306,5ºC
+ Hệ số độ phản ứng theo nhiệt chất tải nhiệt là -7,8×10-4 ∆k/k + Không xét tất cả các hiệu ứng khác.
Ở trạng thái cuối cùng ở 100% công suất, độ phản ứng ρ=0 đƣợc đóng góp bởi độ phản ứng do các bó thanh điều khiển và giá trị độ phản ứng theo chất tải nhiệt:
4 7,8 10 (306,5 304, 46) 0 0, 00159 RCC RCC
38
Nếu tổng giá trị độ phản ứng của cả 6 nhóm bó thanh điều khiển đƣợc giả thiết là 0,05∆k/k thì 0,00159 vào khoảng 19% của một nhóm tức là ứng với 43 bƣớc trên toàn bộ 228 bƣớc theo chiều dài hấp thụ của các bó thanh điều khiển. Nhƣ vậy, nếu một lƣợng độ phản ứng ρ=0,00159 đƣợc thêm vào lò thì sẽ duy trì công suất lò đạt 100% theo thời gian. Tuy nhiên, trong trƣờng hợp thực tế, một lƣợng độ phản ứng lớn hơn sẽ đƣợc đƣa vào trong lò ở thời điểm ban đầu khi khởi động.