8.4可燃毒物控制,8.4.1可燃毒物的作用對(duì)于動(dòng)力反應(yīng)堆，新堆芯初始剩余反應(yīng)性較大。如果全采用控制棒補(bǔ)償這些剩余反應(yīng)性，就需要很多控制棒，每一控制棒需一套復(fù)雜驅(qū)動(dòng)裝置；并要在壓力容器開許多孔，使壓力容器強(qiáng)度受影響。如全部采用化學(xué)補(bǔ)償控制補(bǔ)償這些剩余反應(yīng)性，硼濃度可能超限值，慢化劑系數(shù)可能為正值。一般采用三種方式聯(lián)合控制，控制棒、可燃毒物棒、化學(xué)補(bǔ)償毒物，以減少對(duì)控制棒的需求。,對(duì)可燃毒物要求：有較大吸收截面，由于消耗可燃毒物而釋放出的反應(yīng)性基本要與燃料燃耗所減少的剩余反應(yīng)性相等?？扇级疚镏形罩凶雍笃洚a(chǎn)物的截面要盡可能的小。堆芯壽期末可燃毒物殘余量盡可能少以免影響堆芯壽期。可燃毒物及結(jié)構(gòu)材料有良好的機(jī)械性能。作為可燃毒物主要元素有硼(B)和釓(Gd)。它們可以：摻加到燃料棒中和燃料混合在一起。做成管狀、棒狀或板狀元件，插入到燃料組件中。在壓水堆中應(yīng)用最廣泛的是硼玻璃，在堆芯壽期末，硼基本上被燒盡。留下的玻璃吸收截面比較小，對(duì)堆芯壽期的影響不大。,8.4.2可燃毒物的布置及其對(duì)反應(yīng)性的影響,均勻布置情況首先分析可燃毒物與慢化劑和燃料均勻混合的情況。假設(shè)堆芯沒有中子的泄露，燃料和可燃毒物核密度隨時(shí)間的變化方程為：上式對(duì)時(shí)間積分可得：,其中為中子注量,假設(shè)堆芯中沒有中子泄露,而且慢化劑、冷卻劑和結(jié)構(gòu)材料等宏觀吸收截面Ka與時(shí)間無關(guān)，堆芯的keff為：將NF(t),NP(t),NFP(t),帶入上式可得到不同可燃毒物吸收截面情況下有效增殖因數(shù)隨時(shí)間變化曲線。假設(shè)初始有效增殖因數(shù)都相同并等于Kex。,希望采用吸收截面比較小的可燃毒物。但采用吸收截面比較小的可燃毒物，可燃毒物消耗比較慢，則在堆芯壽期末將還有較多的毒物殘留在堆內(nèi)，它們對(duì)中子的有害吸收將使堆芯的壽期縮短，稱為壽期虧損。最理想情況是:在堆芯壽期初,可燃毒物的吸收截面不要太大,以減少有效增殖因子偏離初始值的程度,但隨著可燃毒物的消耗,要求它的吸收截面逐漸增大,以減少在堆芯壽期末堆芯內(nèi)可燃毒物的殘留量。采用非均勻結(jié)構(gòu)的可燃毒物可以解決這類問題。,可燃毒物的非均勻布置情況把可燃毒物集中做成棒狀、管狀或板狀元件，插入堆芯，就形成可燃毒物的非均勻分布。這樣可使可燃毒物形成強(qiáng)的自屏效應(yīng)，使可燃毒物的有效吸收截面減少。在非均勻結(jié)構(gòu)下，可燃毒物的燃耗方程為：可燃毒物自屏因子可燃毒物有效截面,圖中表示可燃毒物的自屏效應(yīng)隨反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)間的變化。左圖表示不同時(shí)刻，慢化劑和可燃毒物中的中子通量密度分布。右圖表示可燃毒物的有效微觀吸收截面、宏觀截面和可燃毒物的核密度隨運(yùn)行時(shí)間的變化。,圖8-14表示可燃毒物不同分布對(duì)keff的影響。堆芯壽期條件相同時(shí)，有可燃毒物時(shí)的初始keff值比無可燃毒物時(shí)要小，所以控制棒所需控制的反應(yīng)性減小。當(dāng)可燃毒物非均勻布置時(shí)，keff在堆芯壽期內(nèi)，最大值可以做到不超過初始值。當(dāng)可燃毒物均勻布置時(shí)，keff最大值大大超過初始值。因此，在以上三種情況中，可燃毒物非均勻布置時(shí)，反應(yīng)堆所需要的控制棒數(shù)目為最少。同時(shí)可做到可燃毒物反應(yīng)