Sluteffekten i RBMK er et fænomen, der består i en kortsigtet stigning i reaktiviteten af en atomreaktor (i stedet for det forventede fald), observeret ved RBMK-1000 reaktorer før deres modernisering, når styre- og beskyttelsessystemets stænger sænkes (CPS) fra den yderste øvre (eller tæt på den) position . Effekten var forårsaget af et mislykket design af stængerne. Måske var det en af de faktorer, der bidrog til den katastrofale udvikling af Tjernobyl-ulykken. Efter ulykken på Tjernobyl-atomkraftværket blev designet af stængerne ændret, og sluteffekten blev elimineret.
CPS stænger i RBMK er placeret i kanaler kølet af deres eget uafhængige kølekredsløb. Hoveddelen af stangen, der indeholder en borcarbid neutronabsorber , er 7 meter lang (højden af reaktorkernen). Under absorberen er en grafitforskydning forbundet til den med en teleskopstang. Længden af forskyderen er omkring 5 meter. Ved udtrækning (flytning til øverste position) stangen fra zonen, erstatter grafitforskyveren vandet i CPS-kanalen, hvilket gør det muligt at undgå unødvendig optagelse af neutroner af vand (grafit har en væsentlig lavere evne til at optage neutroner ift. let vand ) og dermed "spare" neutroner, hvilket igen øger reaktorens effektivitet.
Højden af RBMK-kernen er 7 m, og det ville sandsynligvis være bedre at lave en forskyder af samme længde, dog er højden af kanalen under kernen designet til at være mindre og overstiger ikke 5 m (~4,5). Hvis stangen er i sin laveste position, er der således ikke plads tilbage til at placere en syv meter forskyder.
Med absorberen helt fjernet, er 4,5 meter forskyderen placeret i den aktive zone, og det resterende rum under det (1,25 meter) er fyldt med vand fra CPS-kanalen. Grafit, der svagt absorberer neutroner, er placeret i den centrale del af kernen, hvor antallet af termiske neutroner er maksimalt, og vand, som absorberer neutroner mærkbart stærkere end grafit, er placeret i periferien af kernen (i dens øvre og lavere dele), som er karakteriseret ved væsentligt lavere termiske fluxer neutroner, hvor dens evne til at absorbere neutroner delvist opvejes af det "lille antal" af sidstnævnte.
Effekten udvikler sig, når stangen bevæger sig ind i kernen fra den yderste øvre position, når grafit, som svagt absorberer neutroner, i det første øjeblik erstatter vand i den nedre del af CPS-kanalerne, som har en højere absorberingsevne. Som følge heraf skabes betingelser i den nederste del af kernen for dannelse af positiv reaktivitet og en forøgelse af lokal kraft. Det skal gentages, at det beskrevne område er placeret i bunden af kernen (ca. 1 m), kendetegnet ved en lav værdi af neutronfluxen (betydeligt under gennemsnitsværdien for reaktoren). Samtidig erstatter absorberen grafit i den øverste del af kernen, hvor neutronfluxtætheden kan være endnu lavere, og den negative reaktivitet indført oppefra måske ikke kompenserer for den positive reaktivitet indført nedefra.
Forholdet mellem disse reaktiviteter afhænger af flere faktorer. Volumenet af borcarbid indført oppefra er lig med volumenet af vand, der fortrænges nedefra, men boropfangningstværsnittet relaterer sig til det lette brintindfangningstværsnit cirka 755:0,33 [1] , dvs. cirka ~2265 gange højere. Den lokale reaktivitet, der indføres på grund af sluteffekten, er proportional med kvadratet af neutronfluxen (perturbationsteori), og derfor bør neutronfluxen ovenfra være ca. ~50 gange lavere for sluteffektens udseende. Under nominelle reaktordriftsforhold forekommer dette praktisk talt ikke, og af denne grund blev effekten ikke detekteret i lang tid.
Der er dog også forbrændingsfaktoren for både brændstoffet (som kan ændre neutronfeltets profil ikke til det bedre), og selve styrestangen, især i dens nederste ende, som forbliver i reaktoren længst og fortsætter med at forblive i neutronfeltet selv i den yderste øvre position.
Sluteffekten blev opdaget i 1983 under den fysiske opstart af reaktorerne i den 1. enhed af Ignalina , såvel som den 4. enhed af Tjernobyl-atomkraftværket . [2] [3] Undersøgelser har vist, at endeeffekten observeres, når enkelte stænger nedsænkes i den aktive zone fra de øvre endekontakter. Det er eksperimentelt vist, at masseindsættelsen af stænger (mere end 15-18 PP-stænger) udelukkede sluteffekten [2] (se dog [2] afsnit 3.4).
Sluteffekten kunne have bidraget til den katastrofale udvikling af Tjernobyl-ulykken den 26. april 1986, da det er kendt fra de registrerede data, at reaktoren umiddelbart før katastrofen havde et højt niveau af forbrænding og en uacceptabel lav operationel reaktivitetsmargin , og således var de fleste kontrolstænger på de øvre grænseafbrydere. I dette tilfælde kan den massive introduktion af CPS-stænger i kernen føre til indførelsen af ukompenseret reaktivitet (ifølge forskellige skøn, fra 0,3 til 1,1 β).
Den hastighed, hvormed styrestangen indsættes, har også betydning. Med en jævn og kontrolleret sænkning af stangen, kan en uventet forøgelse af kraften bemærkes i tide, og indføringen af stangen kan stoppes. Når nødbeskyttelsesknappen trykkes ned, udføres indsættelsen af stængerne så hurtigt som muligt, og derfor kan en stor positiv reaktivitet indføres med det samme.
På den ene eller anden måde forhindrede sluteffekten kontrolstængerne i at lukke reaktoren ned i løbet af de første sekunder (op til 5-6) efter dannelsen af den tilsvarende kommando.
Efter ulykken på atomkraftværket i Tjernobyl blev RBMK-reaktorerne moderniseret, herunder ændringer i designet af CPS-stængerne, eksklusive en positiv sluteffekt. De opgraderede CPS-stænger havde en syv meter forskyder og absorber. Absorberen bestod af to dele - en 5 meter gammel og en 2 meter tape en, som, når teleskopet foldes sammen, sættes på forskyderen [4] .
På nuværende tidspunkt er alle RBMK-reaktorer udstyret med klyngeregulatorer (CRO'er) med en fast displacer (den såkaldte sleeve) lavet af en aluminiumslegering, der svagt absorberer neutroner. Denne displacer afkøles udefra af CPS-kredsløbsvandet. Huller er tilvejebragt i den indvendige del af KRO-muffen, hvori CPS-absorberende stænger bevæger sig "tørre".