6 Reaktor
6.1 Časové změny v tepelném reaktoru
Následující úvahy budeme činit pro homogenní tepelný reaktor bez reflektoru.
Reaktor se nachází v ustáleném stavu tehdy, když počet neutronů, které se
ztrácejí, je roven počtu neutronů, které v soustavě vznikají. Při
stacionárním stavu se tedy hustota neutronů a jejich tok nemění. Nyní se
budeme zabývat neustáleným stavem reaktoru, tj. případem, kdy se mění
hustota neutronů. Příčinou změny hustoty neutronů v čase může být např.
vyjmutí paliva, změna polohy regulačních tyčí, atd. Při tom se poruší
rovnováha v jednotlivých generacích a neutrony ubývají nebo přibývají.
Doba, za niž se velikost toku neutronů změní e-krát (e=2,71828),
se nazývá periodou reaktoru a označuje se T. Platí pro ni vztah
kde te je průměrná doba života neutronu v konečném prostředí a výraz
k-1 nazýváme přebytkem multiplikačního koeficientu. Pro tok tepelných
neutronů v reaktoru při neustáleném stavu pak platí vztah
a tok tedy stoupá nebo klesá exponenciálně. Uvažujme následující příklad.
Nechť se multiplikační koeficient zvýší skokem o hodnotu 0,01, tedy
k-1=0,01. Ve velkém tepelném reaktoru je průměrná doba života tepelného
neutronu řádově 10-3 s. Perioda reaktoru je tedy
|
T= |
te
k-1
|
= |
10-3
10-2
|
=0,1s. |
|
To znamená, že za 0,1 s se neutronový tok zvětší e-krát a za 1 s
e10 » 2·104-krát. Řízení reaktoru při tak prudkých změnách
neutronového toku by bylo prakticky nemožné. Naštěstí při štěpení nevznikají
pouze okamžité neutrony, ale i tzv. opožděné neutrony, které se
v reaktoru objevují až za poměrně dlouhou dobu. To umožní takový chod
reaktoru, při kterém je rychlost změny neutronového toku podstatně menší.
