İ.T.Ü. Triga Marc Iı Reaktörünün Reactivite Sıcaklık Katsayısının Deneysel Olarak Saptanması

Abstract

Sıcaklığın malzemelerin bazı temel özelliklerini değiştirdiği bilinmektedir. Nükleer alanda da sıcaklık malzemelerde ve özelliklerinde bazı değişikliklere neden olur. Bunların en önemlisi reaktivite üzerindeki etkisidir. Bu özellik bazı reaktörlerde pozitif bazılarında ise negatiftir. Bu katsayının negatif olması reaktörün güvenli bir şekilde çalıştırılmasındaki temel etkenlerden bindir. Bu nedenle reaktör tasarımı sırasında bu katsayının negatif olması için gerekli düzenlemeler yapılmalıdır. Bu çalışmada bu katsayıya etki eden faktörler incelenmiş ve sonuçları yorumlanmıştır. TRIGA reaktörleri genellikle araştırma amacıyla inşa edildikleri ve çok değişik çalışma şartlarına maruz kalabileceği için güvenli çalışma özelliği çok önemlidir. Yakıtın özelliği nedeniyle bu reaktörlerde ani ve büyük pozitif reaktivite girişleri yapılabilir. Yüksek negatif reaktivite katsayısı nedeniyle reaktör bu çeşit reaktivite girişlerini frenler ve güvenli bir çalışma imkanı verir. Deneysel çalışma yapmadan önce benzer reaktörlerde yapılan çalışmalar incelenmiş ve bu bilgilerin ışığı altında İTÜ TRIGA reaktörünün sıcaklık katsayısı yapılan deneylerle saptanmıştır. Bu çalışmadan önce yapılan deney sonuçları kullanılarak ayar çubuğu kalibrasyon eğrisi elde edilmiş ve bu değerler yapılan çalışmalarda kullanılmıştır.

Many of the parameters which determine the reactivity of a reactor are functions of the temperature of the fuel, moderator and coolant. Some of these parameters are thermal utilization, resonance escape probability and diffusion length. In other words, reactivity changes are due to changes in the effective cross sections, Doppler effect, a decrease in atomic density and overall changes in core dimensions. The temperature coefficient of reactivity is defined as dp aT = dT where p is the reactivity of the system and T is the temperature of a specific components. A reactor at operating conditions will not have a uniform temperature across its core. In a heterogeneous reactors, each component, like fuel, moderator, cladding, coolant reflector may be at different temperatures. Thus if T refers to the temperature of the fuel, aT is called the fuel temperature coefficient, if T is the moderator temperature aT is called the moderator temperature coefficient. Therefore, it is convenient to define a temperature coefficient associated with each of the separate components dp, 1 dT1' where a, is the feedback coefficient for the ith component. The total amount of reactivity feedback can be written as N p = 2>iATi where AT is the change in temperature of the ith component. p = at ATf + aT ATm + ac ATC + ar ATr + a.i AT where af, am, occ, a,, ai are the feedback coefficient of the fuel, moderator, coolant, reflector and the I remaining components. ocT = - and 1 dT P = 1-k"1, where k is the multiplication factor of the reactor, hence __^dk aT " k2 dT k is usually close to unity and aT may be written as 1 dk a^kdT Since k is always positive, dk/dT has the same algebraic sign as aT is positive, dk/dT is also positive, and the multiplication factor of the reactor increases with increasing temperature. On the other hand, if ocT is negative, dk/dT is negative, and the multiplication factor decreases with increasing temperature.