Как управлять ядерным реактором. Реактивность.

Ядерная реакция, конечно, хорошая штука, но ей надо как-то управлять. На затравочку - фото двух энергоблоков РБМК-1500 Игналинской АЭС. Сила, мощь!

Как управлять ядерным реактором. Реактивность. Адэ, Рбмк, Реактивность, Физика, АЭС, Длиннопост

   Задача управления реакцией не так сложна, как кажется на первый взгляд, но всё же есть тут свои проблемы и подводные камни.  Воздействовать мы должны на количество делений ядер топлива нейтронами, происходящее за единицу времени. Грубо говоря, на количество нейтронов, разрывающих ядра топлива на клочки, за время в одну секунду.

   Если количество делений в реакторе увеличивается, это означает, что реактор надкритичен - коэффициент размножения нейтронов больше единицы. Соответственно, когда мощность уменьшается - реактор подкритичен, а если не изменяется - то критичен.
Так как отклонение коэффициента размножения от единицы обычно невелико, то используется более простая величина - реактивность.

Как управлять ядерным реактором. Реактивность. Адэ, Рбмк, Реактивность, Физика, АЭС, Длиннопост

   Реактивность показывает нам, насколько коэффициент размножения отклонился от единицы. Если она больше ноля - то реактор надкритичен и разгоняется. Если меньше - то подкритичен и останавливается, если реактивность нулевая - то нейтронная мощность реактора стабильна.
   Реактивность - безразмерная величина, и измеряется она в долях/процентах, а так же в бетах/долларах/центах/обратных часах. О бетах и прочих непонятных величинах, кстати, расскажу в следующий раз, когда буду объяснять о запаздывающих нейтронах, это тема для отдельного поста.

   Собственно, когда мы садимся за пульт остановленного ядерного реактора, то обычно он глубоко подкритичен (реактивность остановленного реактора по российским Правилам Ядерной Безопасности должна быть не более минус одного процента). Чтобы заставить потухнувшую реакцию снова разгореться, мы должны постепенно, очень осторожно и медленно вынимать из реактора (например, РБМК) стержни. Про стержни, кстати, я писал вот тут.

   Медленно и аккуратно вынимая стержни, мы смотрим на приборы, которые показывают нам текущее количество нейтронов в активной зоне реактора. В тот момент, когда эта величина начнет расти с постоянной скоростью, мы можем вытереть пот со лба и с полной уверенностью заявить, что вышли в критическое состояние и даже более того - реактивность нашего реактора положительна. 

   Дальше необходимо прекратить движение стержней управления и просто ждать. Постепенно количество нейтронов, а значит, и количество делений в активной зоне будет увеличиваться. Мощность реактора, которая сначала измерялась в милливаттах, постепенно достигнет ватта, затем киловатта, мегаватта... Это уже энергетические уровни мощности, на которых теплоноситель активно греется (а в РБМК даже подкипает), в дело вступают различные эффекты реактивности...

   Однако даже на такой мощности смысл процесса остается тем же.  Вынули стержень - добавили реактивности - реактор начал набирать мощность. Как только мощность набрана, стержни мы опустили обратно - реактивность снова равна нулю и мощность стабильна.


   Для простоты опустил много нюансов, такие как запаздывающие нейтроны, доля их в реакции деления, влияние эффектов реактивности (по температуре топлива, теплоносителя, да тысячи их) на саму реактивность и т.д. В один пост это всё не влезет точно, а вот зато общее понимание у вас, надеюсь, уже есть. А физики за подобные упрощения меня, надеюсь, простят.
   На посошок поделюсь фотографией центрального зала и пятака реактора АДЭ - находится этот аппарат под землей (даже вернее под горой!), и до 2010 года вырабатывал электричество, тепло и оружейный плутоний на благо общества в городе Железногорске.

Как управлять ядерным реактором. Реактивность. Адэ, Рбмк, Реактивность, Физика, АЭС, Длиннопост
4
Автор поста оценил этот комментарий

АААА че,так можно было не учиться 6 лет ,а просто все на пикабу прочитать?

раскрыть ветку (1)
16
Автор поста оценил этот комментарий

А ты думаешь, я учился что ли?:) Сидел на Пикабу, сидел ВК, бац - и на АЭС работаю!

2
Автор поста оценил этот комментарий

ТС, очень всё интересно, но походу начинаешь размазывать на сотню постов, что бы срубить плюсов в карму? Например данный пост просто мал. Тема очень интересная и кому она интересна с удовольствием осилят и более большие объёмы информации. 

P.S. Поставил пляс сразу. не читая и не ошибся.

раскрыть ветку (1)
7
Автор поста оценил этот комментарий

Я просто боюсь, что если всё солью в один пост, то никто ничего не поймет :)
Вернее не то чтобы боюсь, я знаю что так и будет. Это я, например, могу в голове представить примерно, что будет происходить в реакторе при том или ином событии, а неподготовленному сложнее :)

показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий

@semezky, вы можете рассказать про реакторы на быстрых нитронах .

раскрыть ветку (1)
5
Автор поста оценил этот комментарий

Я в них, если честно, не особо шарю.
Да, там другая, крутая физика активной зоны - нейтроны не замедляются так сильно, как в реакторах на тепловых нейтронах.
Да, там возможно воспроизводство ядерного горючего, вплоть до почти полного самообеспечения реактора топливом.
Да, у нас запустили БН-800, вот и всё :)

показать ответы
5
Автор поста оценил этот комментарий

"На затравочку - фото двух энергоблоков РБМК-1500 Игналинской АЭС. Сила, мощь!"

Их ведь уже Н лет назад загасили и убили игналинскую АЭС, не?

раскрыть ветку (1)
9
Автор поста оценил этот комментарий

Ну что значит "загасили и убили"?
Остановлены по политическим причинам. Очень жаль, кстати, аппараты были интересные.

показать ответы
2
Автор поста оценил этот комментарий

и он уже ляктричество в сеть генерирует!

вчера обмывали с камратами...

раскрыть ветку (1)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Да там еще налаживать и налаживать :)
Хотя да, работает, собака быстрая!:)

показать ответы
2
Автор поста оценил этот комментарий

Можно было бы чуточку подробнее раскрыть данный пост, да и запаздывающие нейтроны не такая диковина. Плюс вспомнить что ввэр управляются в первую очередь не стержнями. В общем слишком скомкано и сжато.

раскрыть ветку (1)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Я исправлюсь :)
А ВВЭР сам выводил на мощность и безопасно заглушался, на тренажере :)

показать ответы
2
Автор поста оценил этот комментарий

То гасят, то снова зажигают, то японцам продают а потом снова продают.. уже лет 14 как...

раскрыть ветку (1)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Не, с 2009 года не работает последний блок РБМК на Игналине.

Продавать японцам? Что именно?) Сами реактора?)

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

А не ругают за такие фотки?

а?

раскрыть ветку (1)
6
Автор поста оценил этот комментарий

Если бы сам делал, лично - ругали бы, возможно даже били бы :)

показать ответы
3
Автор поста оценил этот комментарий

фух, то есть это - из интернета?

я на тебя подписана. 

и переживала ))

раскрыть ветку (1)
5
Автор поста оценил этот комментарий

Свои фотки тоже будут, но... Для этого надо много согласований и времени :)
Ну и да - чем больше подписчиков наберу, тем проще, в принципе, будет давать это согласование :)

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

Нуу кхм, короче я тут недавно дома была, больше не хочу=)

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Открыл страницу. Прочитал про сквирт. Понял, что тоже хочу пожить около ИАЭС :)

показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий
 быстрых нитронах

щито?


крутая физика активной зоны - нейтроны не замедляются так сильно, как в реакторах на тепловых нейтронах.

Там они по идее не замедляются вообще.

Да, у нас запустили БН-800, вот и всё :)

Вроде по слухам больше 70% от мощности ему не светит работать (в этом не уверен и ой как хочется ошибится).


К автору вопрос: "А Вас из ФСБ не пинают за то что Вы пишете, может Вас диверсант вычислит?" =)

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий
Не, в быстрых реакторах нейтроны тоже замедляются, не до такой степени как в тепловых, конечно.
Инфа вся доступна в инете, даже более того, в инете есть огромная БД по сечениям взаимодействия практически всех видов излучения почти с любым веществом.
показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

завтра узнаю у парней как там, сам не сталкивался

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Ой, пардон, ответил не на то.
Да, 5С повсеместно - зло. Зло злобное.
Если я, как инженер, вполне могу решить проблему содержания рабочего места в чистоте и порядке, то зачем навязывать мне эту ересь?
А менеджеры считают иначе.

показать ответы
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Комментарий удален. Причина: данный аккаунт был удалён
раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Скажем так - реактор, даже подкритичный (отрицательная реактивность), в любом случае размножает нейтроны. Ведь те нейтроны, которые рождаются в результате распада в подкритичном реакторе, всё равно участвуют в делении топлива и в итоге количество нейтронов в реакторе будет больше, чем просто от распада (но недостаточно для самоподдерживающейся цепной реакции!).
И вот тут фишка в том, что если мы внесем источник нейтронов, довольно мощный, то реактор умножит это количество нейтронов, даже находясь в подкритике, и мы получим много нейтронов, что хорошо, например, для науки.
Повторюсь - самоподдерживающейся эта реакция не станет, для этого необходимо не количество нейтронов, а, грубо говоря, определенное соотношение топлива/замедлителя/поглотителя в активной зоне.

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

А самое невеселое - то, что управление реакциями идет с поправками "на будущее", так как показания, пришедшие в панель управления, задерживаются на небольшое время, плюс еще и до мозга информация не мгновенно доходит. Так что здесь, по сути, без строгого расчета делать нечего, реал-тайм управление - иллюзия...

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий
Неа, не иллюзия. Запаздывающие нейтроны на что?:) Пока реактивность небольшую вносим - всё контролируем:)
показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий

очень эмоциональная и мало соответствующая реальности статья

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Ну увы, в нашей реальности РБМК управляют в основном именно так, если упростить подробности.

показать ответы
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Комментарий удален. Причина: данный аккаунт был удалён
раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Грубо говоря, всегда есть баланс нейтронов. Родилось больше чем поглотилось? Значит, у нас надкритика.
А в случае с подкритичным реактором то что родилось - это рожденные в результате распада ПЛЮС рожденные в результате деления, но всё равно все эти нейтроны поглотятся.

1
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Комментарий удален. Причина: данный аккаунт был удалён
раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Нормальных нету. Есть так, похожие на правду, и то там больше упор именно на кинетику реактора а не на технологическую цепочку превращения воды в пар при участии реактора :)