reactivity coefficient
简介
反应堆的反应性ρ对某给定相关参数x的偏导数αx，即αx＝
如反应性对温度的偏导数称为反应性温度系数，简称温度系数;反应性对冷却剂的空泡份额的偏导数称为反应性空泡系数，简称空泡系数。这些参数的变化往往是由于反应堆内中子密度或功率的变化引起的。而反应堆内中子密度的变化又是反应性的变化引起的。这样就形成一种反馈效应。反馈的强弱用反应性系数来表征。反馈效应的正负影响反应堆的稳定性与安全。为了保证反应堆的安全，要求反应性系数是负值。
常用的反应性系数有温度系数、空泡系数及功率系数等几种。
温度系数 温度变化1K引起反应性的变化，即 
堆芯中各种成分(燃料、慢化剂和冷却剂等)的温度及其温度系数都是不同的。反应堆总的温度系数等于各成分的温度系数的总和，即：
式中Ti和αTi分别为堆芯中成分i的温度和温度系数。其中起主要作用的是燃料温度系数αT(F)和慢化剂温度系数αT (M)。
(1)燃料温度系数。核燃料温度变化一度(K)引起的反应性的变化，即αT(F)=
式中TF为堆芯中核燃料的温度。
反应堆的热量产生于燃料内，燃料温度变化对反应堆功率变化的响应是瞬时的，所以燃料的温度效应是一个瞬发效应，它对反应堆的安全起着十分重要的作用。
燃料温度系数主要是由燃料核共振吸收的多普勒(Doppler)效应(见中子核反应截面)引起的，故又称多普勒反应性系数。燃料温度升高将使238U共振吸收峰展宽，导致中子的共振吸收增加，从而引起反应性的减少。因此对采用低富集度核燃料的反应堆来说，多普勒反应性系数是负值。此外，核燃料因温度变化引起热膨胀，导致核燃料密度变化，从而引入反应性变化，这种机理对金属铀燃料较重要。
(2)慢化剂温度系数。慢化剂温度变化1K所引起的反应性的变化，即：αT(M) =
式中TM为慢化剂的温度。由于热量从燃料到慢化剂有一热传递过程，慢化剂的温度变化对功率变化来说要滞后一段时间，因此慢化剂温度效应是一种滞后效应。
慢化剂的温度升高以后，慢化剂的密度(特别是液态慢化剂)及其微观中子截面都会发生变化，这将使慢化能力减弱与中子能谱硬化。由于慢化能力的减弱，中子未慢化至热能前被核共振吸收的概率增大，而引起反应性的减小。这是一个负效应。由于慢化剂密度的减小，慢化剂对热中子的吸收也相应地减小了，因而慢化剂相对于燃料对热中子的吸收减少了，从而使反应堆的热中子利用系数提高了。这将导致反应性的增加。它是一个正效应。此外，由于中子能谱的硬化，燃料每吸收一个热中子后，由于裂变产生的平均快中子数会有所降低，从而引起反应性的减小。综合这些因素，慢化剂的温度系数可正可负，视具体情况而定。尤其当液体慢化剂中加入化学补偿毒物时，出现正效应的可能性会有所增加，因而在压水堆核电厂里，为了使其具有负反应性系数，对化学补偿剂(硼)的含量应加以限制(硼浓度一般限制在1300×10-6～1400×10-6以下)。
空泡系数 在反应堆中，冷却剂内的空泡份额变化百分之一所引起的反应性变化，即αv=∂ρ/∂xv，式中xv表示在冷却剂内汽泡所占的体积百分数。
以液体作慢化剂和冷却剂的反应堆中，由于冷却剂的沸腾(包括局部沸腾)产生的汽泡占据了液体慢化剂的空间，这将导致：①慢化剂对中子吸收的减少，从而使反应堆的热中子利用系数提高;②中子泄漏增加;③慢化能力的变小和中子能谱硬化。第一项为正效应，第二项为负效应，第三项可以是正效应，也可以是负效应。总的净效应是正还是负与反应堆的类型及其核特性有关，并与空泡出现的位置有关。一般说来，对于压水堆是负效应。而对大型快中子反应堆，可能出现正效应，特别是当空泡出现在堆芯中心区时。
几种典型反应堆的反应性系数如表所示。
反应性功率系数 单位功率变化所引起的反应性变化称为反应性微分功率系数，简称功率系数，即，
式中P为反应堆的热功率。
典型反应堆反应性系数