Dodatnia reaktywność główną wadą reaktorów RBMK

 

Bardzo niebezpieczną cechą reaktorów RBMK jest dodatnia reaktywność, czyli wzrost mocy reaktora w wyniku wzrostu temperatury w jego wnętrzu, inaczej dodatnie sprzężenie zwrotne temperatury wnętrza reaktora i jego mocy.

Przeciwieństwem jest ujemna reaktywność reaktorów PWR i BWR, czyli naturalny spadek mocy przy wzroście temperatury wewnątrz reaktora.

Neutrony, które powstają w wyniku rozszczepienia jądra uranu, mają ogromne prędkości, odpowiadające energii milionów elektronowoltów. Tak prędkie neutrony przeszywają paliwo „nie widząc" ją­der uranu i nie powodując ich rozszczepień.
Aby rozszczepienia uranu mogły nastąpić, neutrony muszą zostać spowolnione dziesiątki milionów razy do energii rzędu setnych części elektronowolta, tzw. energii termicznych. Spowalnianie nazywamy moderowaniem (moderacją), a substancję spowalniającą, moderatorem.

W reaktorach PWR i BWR moderatorem neutronów jest woda, która parując przy wzroście temperatury rdzenia, traci zdolności moderacyjne, co zmniejsza liczbę neutronów termicznych zdolnych do wywołania kolejnych rozszczepień i reakcja łańcuchowa wygasa - reaktor samoczynnie wyłącza się.

W reaktorze RBMK przeciwnie - odparowanie wody zwiększa liczbę neutronów termicznych, reakcja łańcuchowa nasila się i moc reaktora rośnie.

Po odparowaniu wody moc reaktora RBMK rośnie
Zmiany gęstości rozszczepień po odparowaniu części wody.
A - normalna praca,
B - wzrost temperatury, część wody odparowuje. W reaktorze PWR lub BWR liczba rozszczepień maleje, a w reaktorze RBMK rośnie.

W reaktorze RBMK spowalniaczem neutronów jest grafit, a woda między prętami paliwowymi służy głównie do odprowadzania ciepła. Jest jej za mało, by mogła pełnić rolę moderatora (spowolnienie neutronów w wodzie wymaga wielokrotnych zderzeń  z jądrami wodoru). Ponadto pewna część neutronów ulega pochłanianiu w wodzie i zmniejszenie jej gęstości wskutek podgrzania, a tym bardziej wskutek czę­ściowego odparowania, powoduje zmniejszenie liczby tych pochłonięć. Idzie za tym wzrost liczby neutronów, które wracają jako spowolnione do paliwa i powodują nowe rozszczepienia.

Dlatego w reaktorze RBMK wzrost temperatury, powodujący odparowanie wody prowadzi do wzrostu gęstości rozszczepień, wzrostu mocy reaktora, dalszego podgrzewu wody i dalszego wzrostu mocy. To dodatnie sprzężenie zwrotne powoduje gwałtowny wzrost mocy re­aktora, o ile nie zatrzyma go wprowadzenie do rdzenia prętów bez­pieczeństwa.

Po odparowaniu wody moc reaktora RBMK rośnie