反应性加入速度和中子源强度对临界事故规模的影响.pdf

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反应性加入速度和中子源强度对临界事故规模的影响

第 3O卷 第 1期 核 动 力 工 程 Vb1.3O.NO.1 2 0 O 9 年 2月 NuclearPowerEngineering Feb.2 0 0 9 文章编号:0258-0926(2009)01.0017.04 反应性加入速度和中子源强度对 临界事故规模的影响 郑 春 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳,621900) 摘要:在没有中子源或中子源强度很弱的核系统中,由于意外发生的临界事故 (核闪变)释放的能量远 大于反应堆动力学的预估值 ,为了给反应堆运行启动程序的制定和减小临界事故规模提供参考 ,本文建立了 核闪变能量释放模型。在引发第一个持续裂变链的时间分布的基础上,从理论上推导出核闪变峰内能量释放 与中子源强度、反应性加入速度的关系。结果表 明:中子源强度越小,反应性加入速度越大,事故规模越大。 关键词:临界事故;反应性 ;中子源强度 ;核闪变功率 中图分类号:TL364.1 文献标识码:A 1 引 言 而变化的数学模型,从理论上分析了 和 a对 在裂变材料的操作过程中由于意外会发生临 于临界事故规模的影响。 界事故 (核闪变),这个过程同反应堆启动过程类 2 理论模型 似,都是向核系统中持续引入反应性直到超临界。 在前一种情况下,核系统中一般没有中子源,在 临界事故的特点是,核系统由于某种原因处 反应堆运行中也存在不能采用强中子源作为启动 于超临界状态,功率以指数上升,在很短的时间 内释放大量能量 ,此后 ,由于能量反馈机制 (固 中子源的情况川。 在中子源很弱的情况下,第一个持续裂变链 体系统的热膨胀 ,溶液系统中产生气泡,溶液蒸 产生的时刻滞后于核系统达到临界的时刻。研究 发等)或释放的能量使系统解体而处于次临界状 态,功率下降,形成一个峰。 表明:这类情况下,核系统最终产生的总裂变数 根据核系统临界事故的特点,可建立如下模 或释放的总能量 E(事故规模)虽然取决于很 多因素,但其中可以控制的两个重要参数是反应 型-:假设系统在中子源强度为 的情况下,以速 性加入速度 a和中子源强度 】。这是因为核 度 a加入反应性,达到超临界状态;系统达到临 系统的裂变率在第一个持续裂变链产生后按照指 界的时刻定义为 0时刻;在 f时刻第一个持续裂 变链产生,r满足概率分布 e(0t一1;然后,系统 数增长;而决定最后总能量释放的是核系统产生 第一个持续裂变链的时刻和该时刻核系统的反应 的功率开始以指数上升;在功率开始上升后,系 性I 。而反应堆动力学假设系统达到临界和第 统的反应性由于温度上升而减小 ,最后回到次临 一 界状态,系统功率随时间的变化中将出现一个峰。 个持续裂变链的产生是同时的,这只在核系统 根据第一个持续裂变链产生时间的分布[3,51 中存在强中子源时成立。因此,按照反应堆动力 和Fuchs.Hansen模型

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