En la ingeniería nuclear, el coeficiente del vacío del (más correctamente llamado " del ; coeficiente vacío de reactivity" ) es un número que se puede utilizar para estimar cuánto cambia la reactividad de un reactor nuclear mientras que los vacíos (burbujas del vapor) forman en el asesor del reactor o el líquido refrigerador . La reactividad, en el sentido de la ingeniería nuclear (no ser confundido con la reactividad química, aunque existan las semejanzas), mide el grado de cambio en la multiplicación del neutrón en un núcleo del reactor. La reactividad se relaciona directo con la tendencia del núcleo del reactor al nivel de energía del cambio: si la reactividad es positiva, la energía de la base tiende a aumentar; si es negativa, la energía de la base tiende a disminuir; si la reactividad es cero, la energía de la base tiende a seguir siendo estable. Es importante observar que la reactividad por sí mismo no determina el grado a el cual un núcleo del reactor cambia realmente su salida de energía termal: determina la tendencia para que la base cambie, y por lo tanto dicta la cantidad de reactividad de la muestra opuesta que se deba aplicar por el sistema de control del reactor para realizar un nivel de energía deseado cambiar (o ningún cambio del nivel de energía en absoluto). Puede ser comparado a la reacción de un automóvil a las fuerzas de fricción externas e internas mientras que las condiciones alrededor de él cambio, y por lo tanto las contramedidas correspondientes que el conductor se aplica (generalmente subconsciente) para mantener velocidad del camino o para ejecutar una maniobra deseada.

La reactividad es afectada por muchos factores, incluyendo el líquido refrigerador/temperatura y densidad del asesor, temperatura y densidad de combustible, y temperatura y densidad estructurales. La reactividad neta en un reactor es la suma total de todas estas contribuciones, cuyo es el coeficiente vacío solamente uno. Los reactores en los cuales el asesor o el líquido refrigerador es un líquido típicamente tendrán un valor vacío del coeficiente que sea negativo (si el reactor es under-moderated) o el positivo (si el reactor es sobremoderado). Los reactores en los cuales ni el asesor ni el líquido refrigerador es un reactor del líquido (e., grafito-haber moderado, enfriado por gas) tendrán un valor vacío del coeficiente igual a cero.

Explicación

Los reactores de la fisión nuclear funcionan en las reacciones en cadena nucleares en las cuales cada núcleo que experimenta calor y los neutrones de los lanzamientos de la fisión. Cada neutrón puede afectar otro núcleo y hacerlo experimentar la fisión. La velocidad de este neutrón afecta a su probabilidad de causar la fisión adicional, al igual que la presencia de material de neutrón-absorción. Particularmente, los neutrones lentos son absorbidos más fácilmente por los núcleos fisibles que los neutrones rápidos un asesor del neutrón que retarde los neutrones aumentarán tan la reactividad de un reactor nuclear. Por una parte, un amortiguador de neutrón disminuirá la reactividad de un reactor nuclear. Estos dos mecanismos se utilizan para controlar la salida de energía termal de un reactor nuclear.

Para mantener un reactor nuclear intacto y funcionando, y extraer energía útil de él, un sistema de enfriamiento debe ser utilizado. Algunos reactores circulan de agua a presión, algo utilizan el metal líquido, tal como sodio, NAK, plomo, o mercurio ; otros utilizan los gases (véase el reactor enfriado por gas avanzado ). Si el líquido refrigerador es un líquido, puede hervir si se levanta la temperatura dentro del reactor. Esto que hierve lleva a los vacíos del dentro del reactor. Los vacíos pueden también formar si el líquido refrigerador se pierde del reactor en una cierta clase de accidente (llamado una pérdida de accidente del líquido refrigerador, que tiene otros peligros). Algunos reactores funcionan con el líquido refrigerador en un estado constante de la ebullición, usar el vapor generado para dar vuelta a las turbinas.

El líquido del líquido refrigerador puede actuar como amortiguador de neutrón o como asesor del neutrón. En cualquier caso, la cantidad de vacío dentro del reactor puede afectar a la reactividad del reactor. El cambio en la reactividad causada por un cambio de vacíos dentro del reactor es directo proporcional al coeficiente del vacío del .

Un coeficiente vacío positivo significa que la reactividad aumenta mientras que el contenido vacío dentro de los aumentos del reactor debido a la ebullición o a la pérdida creciente de líquido refrigerador; por ejemplo, si el líquido refrigerador actúa como amortiguador de neutrón. Si el coeficiente vacío es bastante grande y los sistemas no responde de control rápidamente bastante, éste puede formar un lazo de la regeneración positiva que pueda hervir rápidamente todo el líquido refrigerador en el reactor. Esto sucedió en el accidente de Chernobyl.

Un coeficiente vacío negativo significa que la reactividad disminuye mientras que el contenido vacío dentro del reactor aumenta - solamente también significa que la reactividad aumenta si el contenido vacío dentro del reactor se reduce. En reactores boiling-water con coeficientes vacíos negativos grandes, una subida repentina de la presión (causada, por ejemplo, por el encierro imprevisto de una válvula del steamline) dará lugar a una disminución repentina del contenido vacío: la presión creciente hará algunas de las burbujas del vapor condensar (" collapse"); y la salida termal aumentará posiblemente hasta que sea terminada por los sistemas de seguridad, por la formación vacía creciente debido a la energía más alta, o, posiblemente, por las faltas del sistema o del componente que relevan la presión, haciendo el contenido vacío aumentar y accionar para disminuir. Por una parte, si un reactor se diseña para funcionar sin vacíos en absoluto, un coeficiente vacío negativo grande puede servir como sistema de seguridad. Una pérdida de líquido refrigerador en tal reactor disminuye la salida termal, pero por supuesto el calor se genera que se quita no más, así que la temperatura puede levantarse peligroso.

Así un coeficiente vacío grande de cualquier muestra puede ser peligroso y puede requerir sistemas de control más cuidadosos, de rápido-actuaciones. Muchos reactores se diseñan para tener como pequeño un coeficiente vacío como sea posible. Los reactores enfriados por gas no tienen ediciones con los vacíos que forman, sino pueden tener problemas más severos de otras clases.

Diseños del reactor

los reactores de agua hirvienda tienen generalmente coeficientes vacíos de la negativa, y en la operación normal el coeficiente vacío negativo permite que la energía de reactor sea ajustada cambiando el índice de corriente con la base. Sin embargo, el coeficiente vacío negativo puede causar un aumento imprevisto de la energía de reactor en acontecimientos (tales como encierro repentino de una válvula del steamline) donde la presión del reactor se aumenta repentinamente. Además, el coeficiente vacío negativo puede dar lugar a oscilaciones de la energía en caso de reducción repentina en flujo de base, tal como pudo ser causa por una falta de bomba de la recirculación. Los reactores de agua hirvienda se diseñan para asegurarse de que el índice de subida de la presión de un encierro repentino de la válvula del steamline está limitado a los valores aceptables, e incluyen los sistemas de seguridad múltiples diseñados para asegurarse de que cualquier energía de reactor repentina aumenta o las oscilaciones inestables de la energía están terminadas antes de que el combustible o el daño aflautado pueda ocurrir.
Los reactores de agua a presión funcionan sin vacíos en absoluto, y el agua sirve como asesor y líquido refrigerador. Así un coeficiente vacío negativo grande se asegura de que si las ebulliciones del agua o estén perdidas la salida de energía caigan.
Los reactores CANDU tienen coeficientes vacíos del positivo que sean bastante pequeños que los sistemas de control pueden responder fácilmente al líquido refrigerador de ebullición antes de que el reactor alcance temperaturas peligrosas.
Los reactores RBMK, tales como los reactores en Chernobyl, tienen un coeficiente vacío positivo peligroso alto. Esto era necesario para que el reactor funcione en el uranio unenriched y no requiera ninguna agua pesada .
Los reactores generadores rápidos no utilizan asesores, puesto que funcionan en los neutrones rápidos pero el líquido refrigerador (a menudo plomo o el sodio ) puede servir como amortiguador de neutrón.
Los reactores de Magnox, los reactores enfriados por gas avanzados y los reactores de la cama de guijarro son enfriados por gas y así que los coeficientes del vacío no son una edición. De hecho, algunos pueden ser diseñados de modo que la pérdida total de líquido refrigerador no cause la fusión de la base incluso en la ausencia de sistemas de control activo. Como con cualquier diseño del reactor, la pérdida de líquido refrigerador es solamente una de muchas faltas posibles que podrían potencialmente llevar a un accidente.

Ver también

Accidente de Chernobyl - ocurrido cuando un reactor RBMK-1000 se recalentó; su coeficiente vacío positivo grande se piensa para haber sido un factor.
Asesor del neutrón

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Zenithic

Banksia acanthopoda

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