Расчет эффективного коэффициента размножения ВВЭР-1000. Курсовая ДЯР. Динамика ядерных реакторов
 Скачать 175.82 Kb.
|
|
2.10 Расчет коэффициента размножения тепловых нейтронов в бесконечной среде «горячего» реактора Коэффициент размножения тепловых нейтронов в бесконечной среде «горячего» реактора определяется аналогичным способом. Коэффициент размножения k0 определяется по формуле четырех сомножителей:  где ε = 1,0097 – коэффициент размножения на быстрых нейтронах; φ = 0,92 – вероятность избежать резонансный захват; θ = 0,837 – коэффициент использования тепловых нейтронов; η – коэффициент размножения тепловых нейтронов. Коэффициент размножения тепловых нейтронов учитывает в себе число нейтронов, испускаемых при одном акте деления:  где νf = 2,416 – число нейтронов, испускаемых при одном акте деления; Σf(UO2) = 0,324 1/см – макросечение деления UO2; Σa(UO2) = 0,413 1/см – макросечение поглощения UO2. Результаты расчетов сведены в таблицу.
Таблица 22 – коэффициентов размножения тепловых нейтронов «горячего» реактора в бесконечной среде 2.11 Расчет эффективного коэффициента размножения «горячего» реактора Завершением нейтронно-физического расчета будет определение эффективного коэффициента размножения «горячего» реактора и температурного коэффициента реактивности. Формула для определения эффективного коэффициента размножения:  где k0 = 1,474 – коэффициент размножения тепловых нейтронов в бесконечной среде; τр – возраст нейтронов в решетке; Lр2 – квадрат длины диффузии нейтронов в решетке с учетом гетерогенности; ᴂ2 – геометрический параметр. Возраст нейтронов в решетке τр определяется по формуле:  где τзам = 27,3 см2 – возраст нейтронов в чистом замедлителе; ρ(H2O) = 0,71 – плотность воды; Sт/н на 1 ТВЭЛ – площадь теплоносителя, приходящаяся на 1 ТВЭЛ; Sяч. на 1 ТВЭЛ – площадь ячейки, приходящаяся на 1 ТВЭЛ. Площадь теплоносителя, приходящаяся на 1 ТВЭЛ, определяется по формуле:  где Sт/н = 248,96 см2 – площадь проходного сечения для теплоносителя на 1 ТВЭЛ; n = 312 – число ТВЭЛ в сборке. Площадь ячейки, приходящаяся на 1 ТВЭЛ, определяется по формуле:  где Sяч = 474,19 – площадь сечения ячейки активной зоны. Квадрат длины диффузии нейтронов в решетке с учетом гетерогенности определяется по формуле:  где Lзам2 – квадрат длины диффузии в замедлителе с учетом температуры нейтронов; Lяч2 – квадрат длины диффузии в решетке для одного блока; θ = 0,837 – коэффициент использования тепловых нейтронов. Квадрат длины диффузии в замедлителе с учетом температуры нейтронов определяется по формуле:  где Lзам2 = 6,53 см2 – квадрат длины диффузии в замедлителе при температуре 293 К; Tn = 759 К – температура нейтронов «горячего» реактора. Квадрат длины диффузии в решетке для одного блока определяется по формуле:  где Σa(ср) = 0,1494 1/см – усредненное макросечение поглощения ячейки; Σtr(ср) = 0,4387 1/см – усредненное макросечение транспортного рассеяния ячейки. Геометрический параметр ᴂ2 определяется по формуле:  где H’ – высота активной зоны с учетом эффективной добавки; R’ – радиус активной зоны с учетом эффективной добавки. Высота активной зоны с учетом эффективной добавки определяется по формуле:  где H = 357,14 см – высота активной зоны; δ – эффективная добавка за счет отражателя. Эффективная добавка за счет отражателя определяется по формуле:  где М – длина миграции нейтронов. Длина миграции нейтронов – это мера среднего расстояния по прямой, на которое смещается нейтрон от точки рождения до точки поглощения. Длина миграции определяется по формуле:  где М2 – площадь миграции нейтронов в легкой воде. Площадь миграции нейтронов в легкой воде определяется по формуле:  Радиус активной зоны с учетом эффективной добавки определяется по формуле:  где DАЗ = 319,11 см – диаметр активной зоны. Температурный коэффициент реактивности определяется по формуле:  где kэфф.гор – эффективный коэффициент размножения «горячего» реактора; kэфф.хол = 1,46 – эффективный коэффициент размножения «холодного» реактора; Тт/н = 305 °С – средняя температура замедлителя. Результаты расчетов сведены в таблицу.
Таблица 23 – эффективный коэффициент размножения «горячего» реактора 3. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ К НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ После проведения нейтронно-физических расчетов «холодного» и «горячего» реакторов необходимо определить длительность топливной кампании при заданной средней удельной энергетической нагрузке активной зоны. Необходимо построить два графика. Первый график будет показывать зависимость эффективного коэффициента размножения «горячего» реактора от числа рабочих суток, а второй – зависимость концентрации ядер U235 в топливе от числа рабочих суток. Шаг рабочих суток примем 20 суток. Концентрации ядер U235 в топливе определяется по формуле:  где N(U235) – ядерная концентрация U235; N(UO2) = 2,42138 ∙ 1022 яд/см3 – ядерная концентрация UO2. При выгорании топлива будет изменяться ядерная концентрация U235, а, следовательно, эффективный коэффициент размножения и все нейтронно-физические характеристики, связанные с U235. Ядерная концентрация U235 в зависимости от времени работы определяется по формуле:  где N(U235)(0) – ядерная концентрация U235 в начальный момент времени; σа(U235) – микросечение поглощения U235 в данный момент времени; Фср = 1014 нейтр/см2∙с – средняя плотность потока нейтронов; t – время. Результаты расчетов сведены в таблицу. По результатам расчетов построены графики зависимостей.
Таблица 24 – зависимость ядерных концентрации U235 от времени работы
Таблица 25 – зависимость концентрации U235 в топливе от времени работы
Таблица 26 – зависимость эффективного коэффициента размножения от времени работы  Рисунок 3 – график зависимости концентрации U235 в топливе от времени работы  Рисунок 4 – график зависимости эффективного коэффициента размножения от времени работы ВЫВОДЫ 1) Определены нейтронно-физические характеристики «холодного» реактора, определен коэффициент размножения в бесконечной среде «холодного» реактора, определен эффективный коэффициент размножения «холодного» реактора; 2) Произведен пересчет нейтронно-физических характеристик при средней температуре замедлителя «горячего» реактора; 3) Определена температура нейтронов «горячего» реактора; 4) Произведен пересчет нейтронно-физических характеристик при температуре нейтронов «горячего» реактора с учетом уточненного коэффициента экранирования; 5) Определены коэффициент размножения в бесконечной среде «горячего» реактора, эффективный коэффициент размножения «горячего» реактора; 6) Получен отрицательный температурный коэффициент; 7) Определена длительность топливной кампании (примерно 340 суток). СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1) Ганев И.Х. – Физика и расчет реактора: учебное пособие для вузов/Под общ. ред. Н.А.Доллежаля – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1992. 2) Андрушечко С.А., Афров А.М., Васильев Б.Ю., Генералов В.Н., Косоуров К.Б., Семченков Ю.М., Украинцев В.Ф. – АЭС с реакторами типа ВВЭР-1000. От физических основ эксплуатации до эволюции проекта – М.: Логос, 2010. 3) Мерзликин Г.Я. – Основы теории ядерных реакторов. Курс для эксплуатационного персонала АЭС. – Севастополь: СИЯЭиП, 2001. 4) Абагян Л.П., Базаняц Н.О., Бондаренко И.И., Николаев М.Н. – Групповые константы для расчета ядерных реакторов. – Атомиздат, 1964. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||