反應性溫度係數是指核反應堆運行過程中，由於堆芯溫度及其分布的變化，將導致有效增殖係數的變化，從而引起反應性的變化，是反應性相對於溫度的變化率，以α=dρ/dT表示。
基本介紹
- 中文名：反應性溫度係數
- 外文名：temperature coefficient of reactivity
- 類別：反應性係數
- 公式：α=dρ/dT
公式,燃料溫度係數,慢化劑溫度係數,反應性係數,
公式
溫度變化1K引起反應性的變化，即
堆芯中各種成分(燃料、慢化劑和冷卻劑等)的溫度及其溫度係數都是不同的。反應堆總的溫度係數等於各成分的溫度係數的總和：
式中Ti和αTi分別為堆芯中成分i的溫度和溫度係數。其中起主要作用的是燃料溫度係數αT(F)和慢化劑溫度係數αT (M)。
燃料溫度係數
核燃料溫度變化一度(K)引起的反應性的變化，即αT(F)=
。 式中TF為堆芯中核燃料的溫度。
反應堆的熱量產生於燃料內，燃料溫度變化對反應堆功率變化的回響是瞬時的，所以燃料的溫度效應是一個瞬發效應，它對反應堆的安全起著十分重要的作用。
燃料溫度係數主要是由燃料核共振吸收的都卜勒(Doppler)效應(見中子核反應截面)引起的，故又稱都卜勒反應性係數。燃料溫度升高將使U共振吸收峰展寬，導致中子的共振吸收增加，從而引起反應性的減少。因此對採用低富集度核燃料的反應堆來說，都卜勒反應性係數是負值。此外，核燃料因溫度變化引起熱膨脹，導致核燃料密度變化，從而引入反應性變化，這種機理對金屬鈾燃料較重要。
慢化劑溫度係數
慢化劑溫度變化1K所引起的反應性的變化，即：αT(M) =
。式中TM為慢化劑的溫度。由於熱量從燃料到慢化劑有一熱傳遞過程，慢化劑的溫度變化對功率變化來說要滯後一段時間，因此慢化劑溫度效應是一種滯後效應。
慢化劑的溫度升高以後，慢化劑的密度(特別是液態慢化劑)及其微觀中子截面都會發生變化，這將使慢化能力減弱與中子能譜硬化。由於慢化能力的減弱，中子未慢化至熱能前被核共振吸收的機率增大，而引起反應性的減小。這是一個負效應。由於慢化劑密度的減小，慢化劑對熱中子的吸收也相應地減小了，因而慢化劑相對於燃料對熱中子的吸收減少了，從而使反應堆的熱中子利用係數提高了。這將導致反應性的增加。它是一個正效應。此外，由於中子能譜的硬化，燃料每吸收一個熱中子後，由於裂變產生的平均快中子數會有所降低，從而引起反應性的減小。綜合這些因素，慢化劑的溫度係數可正可負，視具體情況而定。尤其當液體慢化劑中加入化學補償毒物時，出現正效應的可能性會有所增加，因而在壓水堆核電廠里，為了使其具有負反應性係數，對化學補償劑(硼)的含量應加以限制。
反應性係數
反應堆的反應性ρ對某給定相關參數x的偏導數αx。反應性對溫度的偏導數稱為反應性溫度係數，簡稱溫度係數;反應性對冷卻劑的空泡份額的偏導數稱為反應性空泡係數，簡稱空泡係數。這些參數的變化往往是由於反應堆內中子密度或功率的變化引起的。而反應堆內中子密度的變化又是反應性的變化引起的。這樣就形成一種反饋效應。反饋的強弱用反應性係數來表征。反饋效應的正負影響反應堆的穩定性與安全。為了保證反應堆的安全，要求反應性係數是負值。
