Расчет эффективного коэффициента размножения ВВЭР-1000. Курсовая ДЯР. Динамика ядерных реакторов
 Скачать 175.82 Kb.
|
|
Таблица 6 – макросечения рассеяния и транспортного рассеяния для зон топлива, оболочки ТВЭЛ, теплоносителя/замедлителя 1.6 Расчет замедляющих способностей При столкновении нейтрона с ядром происходит передача кинетической энергии нейтрона ядру, а значит, его замедление. Реактор типа ВВЭР работает на тепловых нейтронах, поэтому необходимо замедление быстрых нейтронов. Поскольку топливо обладает слабыми замедляющими свойствами, единственным средством получения в реакторе нейтронов теплового спектра является введение в состав активной зоны специальных веществ – замедлителей. Роль замедлителя в реакторах ВВЭР играет вода H2O. Уменьшение натурального логарифма энергии замедляющегося нейтрона в одиночном рассеянии, усреднённое по всем рассеяниям на ядрах однородной среды, называется среднелогарифмическим декрементом энергии этих ядер ζ. Среднелогарифмический декремент напрямую зависит от массового числа ядра-рассеивателя. Для водорода H значение среднелогарифмического декремента максимально и равняется 1. Произведение макросечения рассеяния на среднелогарифмический декремент называется замедляющей способностью вещества. Для всех зон расчет замедляющих способностей каждого элемента зоны ведется аналогично:  где ζ(эл) – среднелогарифмический декремент элемента зоны топлива, оболочки ТВЭЛ, теплоносителя/замедлителя; Σs(эл) – макросечение рассеяния элемента зоны топлива, оболочки ТВЭЛ, теплоносителя/замедлителя. Для UO2 замедляющая способность равна сумме замедляющих способностей U235, U238 и O2:  Замедляющая способность всей оболочки ТВЭЛ также складывается из всех замедляющих способностей каждого элемента, входящего в оболочку:   Замедляющая способность воды H2O получается суммирование замедляющей способности водорода H2 и кислорода O:  Результаты расчетов сведены в таблицу.
Таблица 7 – замедляющие способности для зон топлива, оболочки ТВЭЛ, теплоносителя/замедлителя 1.7 Расчет коэффициента размножения на быстрых нейтронах Быстрые нейтроны деления, рожденные в делениях ядер U235 под действием тепловых нейтронов, начиная замедление внутри ТВЭЛ, имеют возможность сталкиваться с ядрами U238 и вызывать их деление. Число, показывающее, во сколько раз количество нейтронов деления, полученных в делениях топлива всех энергий, больше количества нейтронов деления, полученных в делениях ядер топлива только тепловыми нейтронами, называется коэффициентом размножения на быстрых нейтронах. Данный коэффициент рассчитывается по следующей формуле:  где P = 0,1 – вероятность столкновения быстрого нейтрона с ядром U238. Результаты расчетов сведены в таблицу.
Таблица 8 – коэффициент размножения на быстрых нейтронах 1.8 Расчет вероятности избегания резонансного захвата В области промежуточных нейтронов кривые зависимости сечений захвата от энергий нейтронов ведут себя нерегулярно: при некоторых значениях энергий кривая круто поднимается вверх, достигая значений в десятки тысяч барн, а затем так же круто падает вниз до единиц барн или даже долей барна. Такие крутые пики называются нейтронными резонансами. Они показывают, что при определенных значениях энергий нейтронов вероятность их захвата ядром очень велика, тогда как при небольшом изменении энергии вероятность захвата резко падает. В реакторах на тепловых нейтронах основным резонансным поглотителем замедляющихся нейтронов является U238, у которого микроскопическое сечение поглощения имеет много резонансных пиков. Вероятность избежать резонансного захвата определяется по формуле:   где Кт – температурный коэффициент; DТВЭЛ = 0,91 см – диаметр ТВЭЛ; Rпуч – радиус пучка ТВЭЛ; n = 312 – число ТВЭЛ в сборке; ε1 = 0,481 – пористость ТВЭЛ по U238; ζ(H2O)Σ(H2O) = 1,373625 1/см – замедляющая способность воды; Sт/н = 248,96 см2 – площадь проходного сечения для теплоносителя; ζ(ср)Σ(ср) – средняя замедляющая способность ячейки активной зоны; Sяч = 474,19 см2 – площадь сечения ячейки активной зоны. Температурный коэффициент Кт рассчитывается по формуле:  где Т(UO2) = 293 К – средняя температура урана. Радиус пучка ТВЭЛ определяется по формуле:  где a = 23,4 см – размер под «ключ» (шаг гексагональной решетки). Средняя замедляющая способность ячейки активной зоны ζ(ср)Σ(ср) определяется по формуле:   где ζ(UO2)Σ(UO2) = 0,013267 – замедляющая способность UO2; S(UO2) – площадь урановой таблетки; ζ(оболочки)Σ(оболочки) = 0,031485 – замедляющая способность оболочки ТВЭЛ; SТВЭЛ = 0,65 см2 – площадь, занимаемая одним ТВЭЛ. Площадь урановой таблетки S(UO2) определяется по формуле:  где lоб = 0,0685 см – толщина стенки ТВЭЛ. Результаты расчетов сведены в таблицу.
Таблица 9 – вероятность избежать резонансный захват | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||