2. Описать и объяснить качественный характер роста потерь запаса реактивности от шлакования в процессе кампании реактора.
Шлакование топлива это процесс накопления в работающем реакторе стабильных и долгоживущих продуктов деления, участвующих в непроизводительном захвате тепловых нейтронов и, тем самым, понижающих запас реактивности реактора.
Присутствие шлаков уменьшает, главным образом, величину коэффициента использования тепловых нейтронов в реакторе (θ) и несложно показать, что величина потерь реактивности от шлакования связана пропорциональной связью с упомянутой выше величиной относительной доли поглощаемых шлаками нейтронов, причём коэффициентом пропорциональности служит коэффициент использования тепловых нейтронов для незашлакованного реактора: ρш(t)=-q(t)θ .
Общий вид дифференциального уравнения шлакования реактора одиночным (i-м) шлаком определяется логикой скорости изменения концентрации этого шлака: скорость изменения концентрации любого шлака есть разница скоростей его образования (как непосредственного осколка деления ядер топлива) и исчезновения (в результате поглощения нейтронов):
 
Решение этого ДУ при НУ t=0 Ni=0 и при условии постоянной мощности имеет вид после перехода к ρш:
Т.е. характер роста потерь ЗР от шлакования с ростом энерговыработки реактора – сложный (гиперболически - экспоненциальный)
ρ ш(t) представляет собой сумму m (около 60 – по числу типов шлаков) экспонент, крутизна которых определяется соотношением (σiа/σ5а), т.к. оно определяет величину показателей этих экспонент. Иоффе и Окунь 60 типов шлаков разбили на три группы, каждая из которых имеет усреднённые характеристики (удельный выход группы шлаков, Средняя величина микросечения поглощения группы)
Первая группа шлаков (так называемые сильные шлаки) характеризуется величиной микросечения поглощения составляющих группу шлаков, существенно большей величины микросечения поглощения 235U. Их концентрация уже при W
3%W достигают своих стационарных значений и в дальнейшем не меняются.
Вторая группа шлаков, характеризуемых величиной микросечения поглощения, по порядку величины совпадающего с сечением поглощения урана-235. показатель экспоненты получается столь малым, что концентрация шлаков второй группы не достигает стационарного значения даже в течении 3÷4 кампаний а.з., более того, нарастает экспонента не отличимая от прямой.
Шлаки третьей группы (так называемые слабые шлаки) характеризуются величинами микросечений поглощения нейтронов, существенно меньшими величины микросечения поглощения урана-235. Их накопление идет по ещё более пологому exp-закону, ещё менее отличающемуся от линейного.
Т.о. потери ЗР от шлакования ЯТ в течении всей кампании с энерговыработкой реактора (или с ростом степени выгорания урана235) растут по линейному закону, исключая первые 10-15 суток работы в начале кампании, когда благодаря сильным шлакам 1 группы этот рост не линеен.
Билет 8.
1. Расчетная формула мощности циркуляционного насоса. Типы насосов, для которых допустимо регулирование подачи клапаном системы. Изменение мощности тихоходного центробежного насоса при уменьшении его подачи за счет прикрытия клапана системы, а также изменение мощности осевого насоса при уменьшении его подачи за счет прикрытия клапана системы.
Мощность насоса (мощность, потребляемая насосом) на номинальном режиме определяется так:
Nцнном=Qцнном∙рцнном/(ηцнном∙103), кВт. где Qmmu - объемная подача насоса, м3/с; рцн - давление насоса, Па; ηЦнном - КПД насоса.
Регулирование подачи насоса за счет прикрытия клапана системы допустимо для насосов с малым значением коэффициента быстроходности ns, так как такой насос имеет пологую гидравлическую характеристику, в результате чего при уменьшении подачи насоса незначительно растет сопротивление системы и давление насоса, поэтому его мощность несколько снижается. Поэтому к типам насосов, для которых допустимо регулирование подачи клапаном системы, можно отнести центробежные насосы с тихоходными и нормальными колесами.
Тихоходный центробежный насос при уменьшении его подачи прикрытием клапана системы весьма незначительно увеличивает свое давление, в результате чего мощность насоса несколько снижается.
Осевой насос при уменьшении его подачи прикрытием клапана системы значительно увеличивает свое давление, в результате чего мощность насоса недопустимо возрастает.
3. Изобразить и объяснить переходный процесс n(t) при сообщении критическому на мощности 30%Nном реактору положительной реактивности умеренной величины.
Сообщение реактору ρ*>0 делает реактор надкритическим, а это значит, что тепловая мощность реактора начинает расти.
С ростом тепловой мощности реактора при неизменной величине расхода теплоносителя через его активную зону начинает возрастать средняя температура теплоносителя tm. Это приводит к немедленному появлению температурного изменения реактивности отрицательного знака. По мере роста мощности и средней температуры теплоносителя абсолютная величина отрицательного температурного изменения реактивности нарастает всё более и более. Таким образом, в любой момент времени на реактор воздействуют две реактивности разных знаков:
1) ρ* постоянная во времени сообщённого реактору положительного возмущения
2) Δρt(tm) растущая с ростом средней температуры теплоносителя величина отрицательного температурного изменения реактивности, обусловленная ростом с температурой отрицательной величины температурного эффекта реактивности реактора. Реактору безразлично происхождение воздействующей на него реактивности, он подчиняется только суммарной величине воздействующей на него реактивности, которая в любой момент времени t с учётом разницы знаков будет равна: ρ∑ = ρ* Δρt.
ρ∑ c ростом мощности и средней температуры теплоносителя будет непрерывно уменьшаться, из-за чего скорость нарастания мощности и средней температуры теплоносителя будут также уменьшаться. В конце концов настанет такой момент, когда абсолютная величина | Δρt | отрицательного температурного изменения реактивности реактора сравняется с величиной положительного возмущения ρ*, отчего суммарная величина реактивности реактора ρ∑ cтанет равной нулю, т.е. реактор вновь станет критическим на достигнутом к этому моменту уровне мощности Np при достигнутой к этому моменту средней температуре теплоносителя tm1. Дальнейший рост мощности и средней температуры теплоносителя поэтому прекратится, и режим работы реактора стабилизируется. Сказанное кратко записывается в виде следующей схемы:
3. Причины, вызывающие вибрацию роторов турбин; критическая частота вращения ротора.
Причины вызывающие вибрацию: 1. неуравновешенность ротора f=fвозм (частота возмущающих сил равна частоте вращения ротора); 2. неточность сборки и соединения роторов между собой; 3. неравножесткость сечения вала относительно взаимно перпендикулярных осей – такая форма характерна для роторов генератора, источником возмущений является собственный вес ротора; 4. искривление оси ротора из-за неравномерности прогрева или охлаждения; 5. автоколебания роторов: масляное возбуждение и паровое аэродинамическое возбуждение связанное с перемещением венцовыми силами (где больше зазор туда устремляется пар и тянет ротор, когда перетянул - наоборот)
6.внезапные динамические воздействия: вылет лопаток, короткое замыкание и не сильфазное включение генератора – является крутильным источником.
Под действием собственной массы ротор всегда будет иметь прогиб. Идеально отбалансировать ротор невозможно, тогда центр массы ротора имеет некоторый эксцентриситет, который при вращении вызывает центробежную силу инерции, тем большую, чем больше частота вращения. Критическая частота вращения ротора nкр – это частота его вращения, равная частоте собственных изгибных колебаний ротора. В действительности энергия колебаний ротора рассеивается под влиянием внутреннего трения в металле ротора, внешнего трения в опорах и аэродинамического сопротивления среды, что ограничивает амплитуду колебаний ротора. Каждый ротор имеет много форм собственных колебаний и столько же nкр.
При работе с nкр наступает явление резонанса, амплитуда резко возрастает, возрастают динамические нагрузки на подшипниках, что приводит к вибрации всей турбины. Длительная такая работа – может привести к аварии. При увеличении частоты вращения выше первой nкр вибрация прекращается и затем может возобновиться с меньшей интенсивностью при совпадении с частотой собственных колебаний второго тона и т.д.
Различают роторы: Жесткие – у которых первая nкр больше максимальной рабочей частоты вращения; Гибкие– первая nкр меньше максимальной рабочей частоты. Достоинство гибкого вала – меньший диаметр и масса. В гибких применяют подшипники с шаровыми самоустанавливающимися вкладышами, что дает возможность валу принять форму упругой линии.
Билет 9.
2. 8. Что такое коэффициент использования тепловых нейтронов (θ), какие факторы и как влияют на его величину.
О: Коэффициент использования тепловых нейтронов – есть доля ТН, поглощенных под действием ТН нуклидами топлива, от общего числа ТН, поглощенных за то же время всеми материалами а.з.
Факторы, определяющие величину θ в ВВЭР:
а) Обогащение топлива x = N5/Nu x ↑ → N5 ↑ → θ ↑
б) Уран-водное отношение u ↑ →  ↑ → (при х=idem) →  ↑ → θ ↑
в) Температура воды в а.з. обычно рост темпер а.з. связан с ростом мощности ЯР, вызванного ростом как температуры топлива в твэлах, так и температуры т.н.
t аз ↑ → tтк ↑ → Lтк ↑ → Фтк ↓ → F ↓ → θ ↑
t аз ↑ → tH2O ↑ → LH2O ↑ → ФH2O ↓ → E ↓ → θ ↑
рост температуры топлива и воды приводит к увеличению длины диффузии в обоих средах, из-за чего радиальное распределение и в топливе, и в воде выравниваются: средняя Фтн в топливе увел, а в воде снижается (слебеют и внутренний и внешний блок-эффекты), сл-но, в обоих случаях величина θ растет.
эффект уменьшения плотности потока тепловых нейтронов при их диффузии в замедлителе по направлению к топливному блоку, обусловленный поглощающими свойствами реального замедлителя, называется внешним блок-эффектом. Е - называется относительным избыточным поглощением тепловых нейтронов в замедлителе ячейки и служит мерой внешнего блок-эффекта
эффект более значительного уменьшения плотности потока тепловых нейтронов при их диффузии от периферии к оси топливного блока, определяемый сильными поглощающими свойствами топливного блока, называется внутренним блок-эффектом. F - является мерой внутреннего блок-эффекта и называется коэффициентом экранировки
3 . П реобразование тепловой энергии пара в кинетическую в сопловой решетке турбинной ступени.
Из уравнения сохранения энергии: i0+C2вх/2=i1+С210/2 ; С10=√ C2вх +2(i0-i1). На сопловых решетках скорость на входе мала и ей можно пренебречь, тогда: С10=√2(i0-i1).
i0-i1=hC – изоэнтропийный теплоперепад в сопловой (направляющей) решетке.
При Свх>0 C2вх/2+hС=hВХ+hC=hC’ – располагаемый (полный) теплоперепад, учитывающий тепловой входной эквивалент входной кинетической энергии парового потока hВХ= C2вх/2.
Теоретическая скорость выхода пара из сопловой решетки определяется параметрами пара перед решеткой ро, υо и противодавлением р1 – давлением пара за решеткой.
При течении реального парового потока появляются силы вязкости, у поверхности лопаток образуются пограничный слой и возникают потери кинетической энергии. Потерянная в реальном процессе расширения пара кинетическая энергия превращается в тепло, при этом энтальпия и температура пара повышаются. Действительная скорость выхода пара из сопловой решетки будет меньше теоретической. Отношение действительной к теоретической скорости называют коэффициентом скорости φ=с1/с10. Тогда: с1= φ∙с10= φ√ C2вх+2hС= φ√2hС’
Коэффициент скорости φ характеризует потерю кинетической энергии в сопловой решетке qc, которая определяется как разность кинетической энергии парового потока при изоэнтропийном и реальном процессах расширения пара.
ξC=(1- φ2)=qC/h’C – коэффициент потери кинетической энергии, определяющий, какую часть эта потеря энергии составляет от располагаемой энергии.
Билет 10.
1.С пособы реализации регенерации тепла в реальных ПТУ АЭС.Виды регенеративных подогревателей питательной воды в ПТУ. Достоинства и недостатки. Понятие об охладителе дренажа (ОД) в ВП . Целесообразность применения ОД.
← Гипотетически можно представить такую схему, но на практике реализовать не возможно, т.к. обеспечить надежный контакт расширяющегося в проточной части турбины пара через поверхность теплопередачи с подогреваемой питательной водой конструктивно очень сложно. Реально можно организовать подогрев дискретно, выводя пар на соответствующие водоподогреватели после каждой ступени турбины. ----→→
Но данная схема обладает рядом недостатков: а) охлаждение влажного пара в регенеративных нагревателях ведет к росту влажности, тогда на последних ступенях влажность может достигнуть недопустимо больших значений; б) стремление увеличить количество подогревателей потребует предусмотреть минимум 8..9 ступеней турбины. Т.к. на регенерацию выводится полный поток пара, то каждый участок конструктивно рациональнее оформлять в виде отдельного корпуса – цилиндра турбины. Это усложняет и увеличивает стоимость; в) пропуск полного потока пара через систему регенерации потребует паропроводов большого проходного сечения. Большие гидравлические сопротивления системы вызовут рост реальных потерь энергии в установке, что может обесценить вклад увелКПД регенерации
В реальных ПТУ используют идею дискретного отбора пара из проточной части на подогрев, но на регенерацию направляется не весь поток пара, а его часть. Отборный пар не возращается в проточную часть турбины, поэтому тепловая энергия пара используется полностью до полной его конденсации. КГП возвращается в рабочий контур на участке конденсатно-питательной системы.
Водоподогреватели (ВП) могут быть смешивающего и поверхностного типа. Смешивающего типа ВП: нагрев ПВ за счет перемешивания воды с греющим паром и его конденсации. Достоинства: температура нагреваемой воды может быть доведена до температуры греющего пара. Недостатки: а) необходимо обеспечить тщательное перемешивание сред в ВП б)необходимость уравнивания давлений греющей среды и нагреваемой в точке смешения. Уравнивание давлений может быть обеспечено установкой соответствующих насосов для подачи воды в каждый такой подогреватель. Для первых подогревателей можно обеспечить направленное движение нагреваемой среды без насосов, за счет установки на разной высоте.
Поверхностного типа ВП: полости сред разделены теплопередающей поверхностью, греющая среда обычно подается в трубное пространство, нагреваемая – внутрь трубок. Достоинства: давление сред не влияют друг на друга Недостатки: а) температура нагреваемой среды несколько ниже температуры греющей среды, поэтому тепловая энергия греющего пара используется менее полно;б) возникает проблема возврата конденсата греющего пара в контур; в) необходимо рассчитать расход, чтоб не переохладить КГП (удельная теплота конденсации пара значительно больше удельной теплоты получаемой за счет охлаждения КГП, поэтому эффект за счет дополнительно охлаждения конденсата – небольшой вклад в баланс энергий).
Зону переохлаждения конденсата называют охладителем дренажа (ОД). Бывает встроенный или в выносной конструкции. В ПНД выносная – позволяет иначе скомпоновать теплопередающую поверхность ОД и увеличить скорость теплообменивающихся сред, чтоб увеличить коэффициент теплопередачи и как вследствие - теплоотдачи в ОД. В ПВД встроенная конструкция – т.к. сложная конструкция под высоким давлением. Целесообразность применения ОД: удельная теплота конденсации пара (скрытая теплота конденсации r) значительно больше удельной теплоты получаемой за счет охлаждения КГП, поэтому эффект за счет дополнительно охлаждения конденсата – небольшой вклад в баланс энергий, но все же вклад есть, что заставляет нас задумываться об установке на ЯЭУ АЭС ОД.
2. Какие факторы и как влияют на величину дифференциальной эффективности борной кислоты в ВВЭР?
Дифференциальная эффективность борной кислоты при заданной её концентрации С в воде первого контура есть изменение реактивности реактора при увеличении концентрации борной кислоты на 1 г/дм3 сверх данной концентрации
Величина ДЭ БК обозначается αc и имеет размерность %/г/дм3. По математическому смыслу величина ДЭ БК производная от интегральной эффективности её при данной концентрации. Знание величины ДЭ БК позволяет находить изменения реактивности реактора вследствие изменений её концентрации.
п роанализировав данное выражение можно определить - от каких эксплуатационных факторов зависит величина дифференциальной эффективности борной кислоты:
В первую очередь, дифференциальная эффективность борной кислоты зависит от уровня мощности, на котором работает реактор. Величину, прямо пропорциональную нейтронной мощности реактора, нетрудно увидеть в знаменателе выражения. Мощность реактора Np=c·σ5f·N5·Фm·Мm, на первый взгляд величина ДЭ БК обратно пропорциональна величине уровня мощности реактора. Но это не совсем так, поскольку сам процесс подъёма уровня мощности реактора сопряжён со снижением концентрации борной кислоты (каждый процент подъёма мощности для преодоления отрицательного мощностного эффекта реактивности реактора требует для его компенсации равного высвобождения запаса реактивности, что и достигается путём снижения концентрации борной кислоты в воде первого контура). За счёт снижения концентрации борной кислоты величина αс, наоборот, увеличивается. И это тоже понятно: если в воде реактора, скажем, концентрация С=1г/дм3, то увеличение концентрации борной кислоты на 1г/дм3 приведёт к двукратному увеличению поглощающей способности теплоносителя, в то время как, если концентрация бора в воде С=10г/дм3, то увеличение концентрации на 1г/дм3 приведёт к повышению общей поглощающей способности теплоносителя всего на 10 %.
Кроме того, рост мощности реактора обязательно сопряжён с ростом температуры топливной композиции, а рост температуры топлива в ТВЭЛах всегда приводит к увеличению коэффициента использования тепловых нейтронов (за счёт ослабления внутреннего блок-эффекта). За счёт этого абсолютная величина дифференциальной эффективности борной кислоты возрастает.
В итоге всех этих температурно-мощностных влияний оказывается, что, во-первых, величина дифференциальной эффективности борной кислоты с ростом мощности реактора хотя и уменьшается, но не обратно пропорционально мощности, а значительно слабее. Во-вторых, величина дифференциальной эффективности борной кислоты на одном и том же уровне мощности реактора заметно увеличивается в процессе кампании активной зоны.
Это объясняется тем, что для поддержания одинакового уровня мощности с выгоранием основного топлива в процессе кампании мы должны вынужденно увеличивать среднюю величину плотности потока тепловых нейтронов в топливе. Но увеличивать плотность потока тепловых нейтронов в топливе невозможно без практически пропорционального увеличения плотности потока тепловых нейтронов в замедлителе-теплоносителе. Поэтому с увеличением в процессе кампании величины Фmн, пропорционально ей растёт и величина ДЭ БК.
Наконец, величина дифференциальной эффективности борной кислоты заметно зависит от средней температуры теплоносителя в реакторе. Это связано с тем, что микросечение поглощения бора практически подчиняется закономерности ’1/ν’, а микросечение поглощения урана-235 существенно отклоняется от этой закономерности. Поэтому соотношение этих микросечений с ростом средней температуры теплоносителя, приводящим к приблизительно пропорциональному росту температуры нейтронов, влечёт за собой увеличение дифференциальной эффективности борной кислоты.
Билет 11.
1. Понятие о первичном управлении ЯР и ТА. Параметр, обеспечивающий согласованное управление ЯР и ТА.
В стационарных режимах и режимах планового регулирования ЭБ для реализации взаимосвязанного управления мощностью ЯР и ТА может использоваться один из следующих способов: а) первичное управлении мощностью ТА. При этом мощность ЯР автоматически следует за потребностями ТА. Управление ЭБ в целом осуществляется задатчиком мощности генератора электроэнергии; б) первичное управление мощностью ЯР. При этом мощность ТА автоматически устанавливается такой, какая может быть обеспечена заданной мощностью ЯР. ЭБ управляется задатчиком мощности ЯР.
Параметром ЭБ, поведение которого характеризует соответствие или нарушение энергетического баланса между ЯР и ТА, является параметр, который выбран как программно задаваемый при выборе программы регулирования, т.е. давление пара или средняя температура т.н.. Поддержание выбранного параметра постоянным или по какому-либо заданному закону обеспечит поддержание энергетического баланса между ЯР и ТА на любой мощности.
Удобно в качестве регулируемого параметра принимать тот, который в принятой программе поддерживается постоянным. В этом случае достаточно просто формируется сигнал заданного уровня регулируемого параметра. Если принята компромиссная программа, то в ней оба параметра переменны, поэтому в качестве регулируемого может быть принят любой из них. В комбинированной программе, для каждого диапазона можно принять свой регулируемый параметр – тот, который постоянен в этом диапазоне мощности.
3. Конструкция опорных подшипников валопроводов турбин АЭС.
Опорные подшипники цилиндров турбин предназначены для восприятия радиальных нагрузок, возникающих от собственного веса их роторов, а также центровки их по соответствующим геометрическим осям в корпусах цилиндров.
В паровых турбинах АЭС в качестве опорных подшипников применяются подшипники скольжения. Опорные подшипники турбины К-1000-60/3000 размещены в шести выносных опорах, которые опираются на массивные чугунные рамы, залитые в бетон фундамента. Принцип работы опорного подшипника скольжения основан на создании сплошного масляного клинового слоя между неподвижной поверхностью вкладыша 1 и вращающейся поверхностью опорной шейки ротора 2 (рис 1.43). Для этой цели диаметр шейки вала должен быть несколько меньше диаметра вкладыша подшипника. При стоянке турбины в верхней части опорного подшипника между шейкой вала и вкладышем подшипника устанавливается масляный зазор, а центр подшипника 0 и центр шейки вала 01, лежащей на одной вертикали, находятся друг от друга на расстоянии эксцентриситета е.
На рис 1.42 конструкция опорного подшипника турбины К-1000-60/1500-1, он состоит из вкладышей верхнего 2 и нижнего 5 , крышки вкладыша 3, которая крепится к корпусу подшипника с помощью болтов 11 (корпус подшипника крепится к опоре), установочного полукольца 8 , трех установочных подушек 16, 18, 20, установочных прокладок 17, 19, 22 и установочных прокладок 14, 23. Две половины вкладышей 2 и 5 стянуты между собой специальными болтами 1, 4, два из которых призонные. Опорные подшипники выполняются самоустанавливающимися. Это достигается обработкой по сфере поверхностей 7 контакта вкладыша с установочным полукольцом 8 и крышкой 3. Для правильной радиальной установки вкладыша с установочным полукольцом в расточке корпуса подшипника имеются три опорные подушки 16, 20, 18 (две боковые и одна нижняя). Между подушками и полукольцом прокладываются тонкие стальные пластины , подбором которых достигается необходимое радиальное положение вкладыша относительно шейки вала ротора. Подшипник комплектуется определенным количеством прокладок разной толщины. При монтаже или ремонте подшипника допускается установка под каждую подушку не более трех прокладок. В одной из боковых опорных подушек и в прокладках под нее выполнено отверстие для подвода масла на смазку и охлаждение подшипника. Плотное прилегание опорных подушек к цилиндрической поверхности расточки корпуса опоры после окончательной центровки доводится шабровкой.
Подшипник удерживается от осевых перемещений заплечиками 9, выполненными на установочном полукольце 8, а от проворачивания нижний вкладыш стопорится двумя специальными стопорами, крепящимися винтами 12, 13 к разъему нижней половины вкладыша. Опорные подшипники оборудованы маслосъемными кольцами, препятствующие выходу масла за корпус подшипника и системой уплотнений, чтоб масло не поступило в проточную часть и в помещение цеха. В нижней части подшипника есть специальные отверстия 6, 10 для подвода масла. Отработавшее масло вытекает с обоих торцов подшипника, через зазоры вокруг шейки вала ротора сливается в картер подшипника и далее самотеком через гидрозатвор в маслобак системы смазки турбины.
Билет 12.
2. Записать уравнения кинетики реактора с учетом запаздывающих нейтронов и объяснить физический смысл входящих в него величин
Б удем рассматривать «холодный» реактор, т.е. в котором с изменением n(t) тепловая мощность, а следовательно, и tа.з. не меняются. Иначе: «холодный» реактор – это реальный ЯР, но без ТЭР (или с ТКР=0) ПП n(t) рассматриваем в точечном приближении, т.е. анализируем поведение средней по объему а.з. величины n(t). А также реактивность сообщаем критическому ЯР мгновенным скачком. Плотность тепловых нейтронов, полученных в результате замедления в любом микрообъёме активной зоны в любой момент времени, всегда равна сумме плотностей тепловых нейтронов, полученных в результате замедления мгновенных и запаздывающих нейтронов. n(t)= nм(t) + nз(t) .
Из данного условия выводится ДУ скорости изменения плотности нейтронов. В нем 2-е слагаемое – сумма скоростей β-распада ЯПЗН 6 групп, равная скорости генерации ЗН 6 групп (при распаде одного ЯПНЗ получается одно ЯИЗН, которое испускает один ЗН). Физический смысл первого слагаемого = (ск.генерации МН) - (ск.убыли МН и ЗН). ci(t)-текущее значение эффективной концентрации ЯПЗН i-ой группы(i=1,2..6), a l – время жизни МН. λi постоянная β-распада предшественников i-ой группы.
Это уравнение является неопределённым, так как, кроме основной неизвестной функции n(t), оно содержит ещё шесть неизвестных функций временных зависимостей эффективных концентраций предшественников запаздывающих нейтронов всех шести групп. Поэтому для того, чтобы получить конкретное решение, необходимо замкнуть систему, т.e. присоединить ещё как минимум 6 ДУ, в которых функции Ci(t) фигурировали бы независ. от данного уравнения образом.
Д У скоростей изменения эф. концентраций ЯПЗН 6 групп. Все имеют одинаковый вид: первое слагаемое – скорость генерации предшествен. i-й группы, второе слагаемое – скорость их β-распада.
Решение СДУКР отыскивается в виде, определяемом корнями характеристического уравнения этой системы, которое получаем при нулевых ЛЧ ДУ.
- является характеристическим и называется уравнением обратных часов
Величины и знаки корней характеристического уравнения определяют вид решения дифференциальных уравнений. В частности, если характеристическое уравнение имеет действительные корни, то решение ДУ (или системы ДУ) имеет экспоненциальный вид.
3. Дополнительные внутренние потери энергии в турбинной ступени
Дополнительные внутренние потери энергии зависят от особенностей конструкции ступеней и термодинамического состояний рабочего тела. Все внутренние потери энергии (основные и дополнительные) учитываются внутренним КПД ступени ηi. Дополнительными внутренними потерями могут быть потери:
Потери энергии от трения диска и бандажа
В турбинных ступенях активного типа, где рабочие лопатки закреплены на дисках ротора и скреплены на периферии бандажной лентой, при вращении диска в вязкой паровой среде часть энергии затрачивается на преодоление сопротивления трения диска и бандажа. Полезная мощность ступени при этом уменьшается. Вращение диска вызывает также вращение пара, заполняющего камеру ступени. Помимо вращения вокруг оси турбины пар, наполняющий камеру, приобретает вихревое движение в меридиональном сечении. Вихревой поток обусловлен тем, что частицы пара, прилегающие к диску, приобретают центробежные силы, которые вызывают движение пара от центра к периферии вблизи поверхности диска и от периферии к центру у поверхности диафрагм. Вихревой поток увеличивает затраты мощности на вращение диска. Пар, протекающий через диафрагменные уплотнения, а также через разгрузочные отверстия, которые выполняются во многих дисках, интенсифицирует меридиональные токи у поверхности диска.
Потери энергии от частичного впуска пара
При малых объемных расходах пара (G∙υ) для турбин небольшой мощности и первых ступеней турбин, работающих в области высоких параметров и малых удельных объемов пара, выходные площади решеток, высоты сопловых и рабочих лопаток имеют малую величину, применяют частичный (парциальный) подвод пара. Сопловые лопатки располагаются на части ее части окружности - на дуге, что приводит к увеличению высоты сопловых и рабочих лопаток и снижению концевых потерь энергии, но появляются дополнительные потери: на выколачивание (выталкивание застойного инертного газа из межлопаточных каналов рабочей решетке), потери связанные с затратой мощности на преодоление вентиляционных сопротивлений (частицы инертного газа отбрасываются к периферии при вращении рабочей решетки) и потери, обусловленные размывом паровой струи на концах дуг сопловых сегментов (утечка пара в окружном направлении).
Потери энергии от утечек пара в ступени
При движении парового потока в турбинной ступени часть пара поступает в осевые и радиальные зазоры, протекает через уплотнения диафрагм и рабочих решеток, не принимая участия в процессах преобразования энергии в сопловых и рабочих решетках. Это вызывает потери энергии и снижает КПД ступени. Величина утечек пара и потерь энергии зависит от конструкции и геометрии уплотнений диафрагм, величины осевых и радиальных зазоров, перепада давлений в решетках, особенностей конструкции ступеней и др. Для уменьшения утечек пара используются лабиринтовые уплотнения. Уплотнение состоит из ряда последовательно расположенных узких проходных сечений (щелей) и относительно объемных камер. В расширительной камере уплотнения кинетическая энергия парового тока теряется, преобразуясь в тепловую.
Потери энергии от влажности пара
В турбинах АЭС большая часть ступеней работает в области влажн. пара. При этом экономичность снижается по причине:
- увеличением потерь энергии в решетках, которое связано с трением между фазами, ростом потерь трения в водяной пленке и парокапельном пограничном слое, увеличением размеров кромочного следа за счет дробления пленки при сходе ее с выходной кромки лопаток;
- потерями энергии на разгон влаги в каналах решеток и в осевом зазоре в связи с меньшей скоростью влаги, особенно крупнодисперсной;
- ударным тормозящим воздействием частиц влаги, попадающих на рабочие лопатки;
- переохлаждением пара и появлением скачков конденсации;
- дополнительными потерями во вращающейся рабочей решетке, связанными с отбрасыванием влаги к периферии и увеличением концевых потерь в периферийной зоне и др.
В ступенях, где организована сепарация влаги, неизбежен унос из ступени вместе с влагой части пара. Если этот унос производится из сопловой решетки или за ней, т.е. до рабочего колеса, то в данной ступени уменьшается полезная работа и, следовательно, снижается КПД.
Билет 13.
2. Что такое вероятность избежания утечки тепловых нейтронов, какие факторы и как влияют на ее величину.
О: Вероятность избежания утечки тепловых нейтронов - это доля тепловых нейтронов, избежавших утечки из активной зоны в процессе диффузии, от общего числа генерируемых в активной зоне тепловых нейтронов поколения.
Факторы, определяющие величину pт:
геометрия активной зоны (то есть от её формы и размеров)
физическими (диффузионными) свойствами среды а.з. мерой которых явл. длина диффузии L
  Tн   L
  to T L
3. Вибрационная диаграмма для рабочих лопаток турбины (построение и анализ)
У читывая, что частота собственных колебаний основного тона одиночной лопатки и пакета лопаток примерно равны (faoдин≈fАoди), условие обеспечения надежности рабочих лопаток последней ступени турбины может быть записано в виде fа0дин > 4nпх. Если условие надежности не выдерживается, что нередко встречается на практике, необходимо построить так называемую вибрационную диаграмму, которая дает наглядное представление о степени отстройки пакетов лопаток от резонанса. На этой диаграмме по оси абсцисс откладывают частоту вращения ротора турбины n 1/с, по оси ординат - соответствующую динамическую частоту собственных колебаний пакетов fа0дин= fА0дин =φ(n). Из начала координат проводятся лучи, изображающие геометрическое место частот, которые имеют лопатки, если их частота в 2, 3 и более раз превышает частоту вращения турбины. На диаграмме показаны резонансные обороты (nрез) с кратностями 4, 5 и 6. Опасными являются не только резонансные, но и близкие к ним обороты (заштрихованные области). Опытом эксплуатации установлено, что min запас между рабочими и резонанстными оборотами при различных k имеет следующие значения: Δn = 15% при k = 2; Δn = 5% при k = 5; Δn = 8% при k.= 3; Δn = 4% при k.= 6, Δn =.6% при k,= 4;
Билет 14.
1. Выражение для определения площади проходного сечения одного выхлопа турбины. Суммарная площадь выхлопа ТА
ПТУ К-1000-60/3000 и ТА ПТУ К-1000-60/1500.
Площадь проходного сечения одного выхлопа турбины составляет: Ω=π∙dcp∙l, м2
где dср – средний диаметр выхлопного кольцевого сечения ЦНД, м ; l – длина лопатки последней ступени ЦНД, м.
Для К-1000-60/3000 l =1,2м, dср=3м , 8 - количество выхлопов ЦНД; тогда Ω=11,3 ∙ 8=90,4 м2.
Для К-1000-60/1500 l=1,45 м, dср=4,15 м, 6 – количество выхлопов ЦНД; тогда Ω=18,9 ∙ 6=113,4 м2.
3. Использование энергии потерь с выходной скоростью в ступенях многоступенчатой турбины
В многоступенчатой турбине кинетическая энергия, соответствующая абсолютной выходной скорости с22/2 ступеней может быть частично или полностью использована в последующих ступенях. Суммарная полезная работа и КПД многоступенчатой турбины при этом увеличиваются.
Для количественной оценки использования выходной кинетической энергии вводится понятие коэффициента использования выходной энергии (выходной скорости) μ. Используется такими способами: - полезно используется в последующих ступенях; - гасится, преобразуясь в тепло, повышает температуру и энтальпию пара перед второй ступенью.
Если μ=0 – полностью гасится и кинет. энергия превращается в тепло. Если μ=1 выходная энергия используется полностью.
Для наиболее полного использования выходной энергии необходимо выполнение следующих условий:
- впуск пара в ступени должен быть полным(ε=1);
- проточная часть турбины должна иметь плавное очертание, входные сечения последующих ступеней должны иметь перекрыши у корня и периферии решеток;
- осевые зазоры между ступенями по возможности должны иметь малую величину
- направление скорости с2 при входе ее в сопловые решетки последующих ступеней должно быть близким к безударному, а входные кромки иметь закругленную форму
Билет 15.
1. Понятие об обобщенном цикле Карно. КПД цикла.
О бобщенный цикл Карно (1-2-3-4-1) – это цикл с подводом тепла от внешнего источника и с отводом тепла к внешнему источнику тепла по изотермам, а на участках сжатия и расширения рабочего тела осуществляется внутренний теплообмен (регенерация тепла) ηtок=1-Т2/Т1
При расширении 1-2, процесс сопровождается отводом соответствующего количества тепла (площадь 1-2-y-z-1). Затем охлаждение до точки 3, причем изменение энтропии такое же как и в цикле Карно (s2-s3=s2’-s3’). Процесс 3-4 сжатие РТ с одновременным подводом тепла (количество которого равно площади 3-4-а-х-3). Если процессы 3-4 и 1-2 подобны (эквидистантны), то величины тепловой энергии равны. Т.е. можно организовать процессы т.о., что нагрев 3-4 обеспечивается за счет охлаждения РТ в 1-2 (так называемый внутренний теплообмен). Следовательно КПД такого цикла равен КПД цикла Карно.
Внутренней теплообмен РТ на участках расширения и сжатия называют регенерацией тепла (от лат. восстановление), а циклы с регенерацией тепла – регенеративными.
2. Что такое вероятность избежания утечки замедляющихся нейтронов, какие факторы и как влияют на ее величину.
О: Вероятность избежания утечки замедляющихся нейтронов - это доля замедляющихся нейтронов, избежавших утечки из активной зоны при замедлении, от числа быстрых нейтронов, начавших замедление в активной зоне реактора.
Факторы, определяющие величину pз:
1. геометрия активной зоны (то есть от её формы и размеров) - Быстрые нейтроны деления рождаются во всём объёме активной зоны, а утечку за пределы активной зоны могут претерпевать лишь нейтроны, замедляющиеся в пределах ограниченного слоя вблизи границ активной зоны. Следовательно, чем больше размеры активной зоны, тем меньшую часть общего объёма активной зоны будет составлять та часть, из которой происходит утечка замедляющихся нейтронов, и тем выше должна быть величина вероятности избежания утечки замедляющихся нейтронов.
2. от замедляющих свойств среды а.з., комплексной мерой которых явл. возраст ТН τТ. (τТ ↑ → pз ↓) – чем больше величина возраста тн, тем более прозрачной для замедляющихся нейтронов становится среда а.з. и тем большая часть ЗН имеет возможность покинуть а.з., благодаря чему рз снижается.
А также речь должна идти о каких-то замедляющих свойствах среды активной зоны, характеризующих её способность в той или иной степени быстро замедлять нейтроны. Чем быстрее замедляющийся нейтрон превращается в тепловой, тем меньшее смещение в пространстве среды он испытывает, и тем меньше у него возможностей оказаться за пределами активной зоны во время замедления.
Билет 16.
2. По какой постоянно контролируемой величине и как оператор ВВЭР-1000 может оценить величину текущего оперативного запаса реактивности?
|
Скачать 403.84 Kb.