Loppuvaikutus RBMK :ssa on ilmiö, joka koostuu ydinreaktorin reaktiivisuuden lyhytaikaisesta noususta (odotetun laskun sijaan), joka havaittiin RBMK-1000 reaktoreissa ennen niiden modernisointia, kun ohjaus- ja suojajärjestelmän sauvoja lasketaan (CPS) äärimmäisestä yläasennosta (tai lähellä sitä) . Vaikutus johtui sauvojen epäonnistuneesta suunnittelusta. Ehkä se oli yksi niistä tekijöistä, jotka vaikuttivat Tšernobylin onnettomuuden katastrofaaliseen kehitykseen. Tshernobylin ydinvoimalaitoksen onnettomuuden jälkeen sauvojen rakennetta muutettiin ja loppuvaikutus poistettiin.
RBMK:n CPS-tangot sijaitsevat kanavissa, joita jäähdyttää oma itsenäinen jäähdytyspiiri. Sauvan pääosa, joka sisältää boorikarbidineutroniabsorbentin , on 7 metriä pitkä ( reaktorisydämen korkeus ). Absorbentin alla on grafiittisyrjäin , joka on liitetty siihen teleskooppisauvalla. Siirtäjän pituus on noin 5 metriä. Poistettaessa (siirrettäessä yläasentoon) sauvaa vyöhykkeestä grafiittisyrjäyttäjä korvaa CPS-kanavan veden, jolloin voidaan välttää tarpeeton neutronien absorptio veteen (grafiitilla on huomattavasti pienempi kyky absorboida neutroneja kuin kevyt vesi ) ja siten "säästää" neutroneja, mikä puolestaan lisää reaktorin hyötysuhdetta.
RBMK-sydämen korkeus on 7 m ja luultavasti olisi parempi tehdä samanpituinen syrjäyttäjä, mutta kanavan korkeus sydämen alapuolella on suunniteltu pienemmäksi eikä ylitä 5 m (~4,5). Näin ollen, jos sauva on alimmassa asennossaan, seitsemän metrin syrjäyttäjälle ei jää tilaa.
Vaimentimen ollessa kokonaan poistettu, 4,5 metrin syrjäytys sijaitsee aktiivisella alueella ja sen alapuolella oleva jäljellä oleva tila (1,25 metriä) on täytetty vedellä CPS-kanavasta. Siten heikosti neutroneja absorboiva grafiitti sijaitsee ytimen keskiosassa, jossa termisten neutronien määrä on suurin, ja vesi, joka absorboi neutroneja huomattavasti vahvemmin kuin grafiitti, sijaitsee ytimen reunalla (sen ylä- ja alemmat osat), jolle on tunnusomaista huomattavasti pienemmät lämpövuot. neutroneja, joissa sen kyky absorboida neutroneja on osittain kompensoitunut jälkimmäisten "pienellä määrällä".
Vaikutus kehittyy, kun sauva siirtyy ytimeen äärimmäisestä yläasennosta, kun heikosti neutroneja absorboiva grafiitti korvaa ensimmäisellä hetkellä vettä CPS-kanavien alemmalla alueella, jolla on suurempi imukyky. Tämän seurauksena ytimen alaosaan luodaan olosuhteet positiivisen reaktiivisuuden muodostumiselle ja paikallisen tehon kasvulle. On toistettava, että kuvattu alue sijaitsee sydämen pohjalla (noin 1 m), jolle on ominaista alhainen neutronivuon arvo (merkittävästi alle reaktorin keskiarvon). Samanaikaisesti absorboija korvaa grafiitin ytimen ylimmässä osassa, jossa neutronivuon tiheys voi olla vielä pienempi, eikä ylhäältä tuotu negatiivinen reaktiivisuus välttämättä kompensoi alhaalta tulevaa positiivista reaktiivisuutta.
Näiden reaktiivisuuksien suhde riippuu useista tekijöistä. Ylhäältä syötetyn boorikarbidin tilavuus on yhtä suuri kuin alhaalta syrjäytyneen veden tilavuus, mutta boorin sieppauspoikkileikkaus liittyy kevyeen vedyn sieppauspoikkileikkaukseen noin 755:0,33 [1] , eli noin ~2265 kertaa suurempi. Loppuvaikutuksen aiheuttama paikallinen reaktiivisuus on verrannollinen neutronivuon neliöön (häiriöteoria), joten loppuvaikutuksen ilmenemiseksi neutronivuon ylhäältä tulee olla noin ~50 kertaa pienempi. Reaktorin nimelliskäyttöolosuhteissa tätä ei käytännössä tapahdu, ja tästä syystä vaikutusta ei havaittu pitkään aikaan.
On kuitenkin olemassa myös sekä polttoaineen (joka voi muuttaa neutronikentän profiilia ei parempaan) että itse säätösauvan, erityisesti sen alapäässä, palamiskerroin, joka pysyy reaktorissa pisimpään ja pysyy edelleen neutronikentässä jopa äärimmäisessä yläasennossa.
Loppuvaikutus havaittiin vuonna 1983 Ignalinan 1. yksikön ja Tšernobylin ydinvoimalan 4. yksikön reaktorien fyysisen käynnistyksen yhteydessä . [2] [3] Tutkimukset ovat osoittaneet, että loppuvaikutus havaitaan, kun yksittäiset tangot upotetaan aktiiviselle alueelle yläpään kytkimistä. On kokeellisesti osoitettu, että sauvojen (yli 15-18 PP-sauvojen) massatyöstö sulkee pois loppuvaikutuksen [2] (katso kuitenkin [2] kohta 3.4).
Loppuvaikutus olisi voinut myötävaikuttaa 26. huhtikuuta 1986 tapahtuneen Tšernobylin onnettomuuden katastrofaaliseen kehitykseen, koska tallennetuista tiedoista tiedetään, että juuri ennen katastrofia reaktorin palamisaste oli korkea ja käyttöreaktiivisuusmarginaali oli liian alhainen . siten suurin osa säätötangoista oli ylärajakytkimissä. Tässä tapauksessa CPS-sauvojen massiivinen vieminen ytimeen voi johtaa kompensoimattoman reaktiivisuuden syntymiseen (eri arvioiden mukaan 0,3 - 1,1 β).
Nopeudella, jolla ohjaustanko asetetaan paikalleen, on myös merkitystä. Vavan tasaisella ja hallitulla laskulla voidaan havaita odottamaton tehon nousu ajoissa ja vavan työntäminen voidaan pysäyttää. Kun hätäsuojapainiketta painetaan , tankojen työntäminen tapahtuu mahdollisimman nopeasti ja siksi suuri positiivinen reaktiivisuus voidaan saada aikaan välittömästi.
Tavalla tai toisella loppuvaikutus esti säätösauvoja sammuttamasta reaktoria ensimmäisten sekuntien aikana (5-6 asti) vastaavan komennon muodostamisen jälkeen.
Tshernobylin ydinvoimalaitoksen onnettomuuden jälkeen RBMK-reaktorit modernisoitiin sisältäen muutoksia CPS-sauvojen suunnitteluun, positiivista loppuvaikutusta lukuun ottamatta. Päivitetyissä CPS-vavoissa oli seitsemän metrin syrjäytys ja vaimennin. Absorber koostui kahdesta osasta - 5 metriä vanhasta ja 2 metrin teippiosasta, joka, kun kaukoputki taitetaan, asetetaan syrjäyttäjälle [4] .
Tällä hetkellä kaikki RBMK-reaktorit on varustettu klusteriregulaattoreilla (CRO), joissa on kiinteä syrjäyttäjä (ns. sleeve), joka on valmistettu heikosti neutroneja absorboivasta alumiiniseoksesta. Tämä syrjäyttäjä jäähdytetään ulkopuolelta CPS-piirin vedellä. KRO-holkin sisäosassa on reiät, joissa CPS-vaimennustangot liikkuvat "kuivana".