КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Методика физического пуска
ВВЕДЕНИЕ. В.Ф.Украинцев П о к у р с у МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ Физический пуск реактора В.Ф.Украинцев «Динамика ядерных реакторов» Обнинск 2002
Физический пуск реактора АННОТАЦИЯ. В пособии описаны теоретические основы и методика физического пуска реактора, включая измерение его основных характеристик – весов органов СУЗ, коэффициентов реактивности и т.п. Работа по физическому пуску проиллюстрирована на примере тренажера быстрого реактора, установленного на компьютерах каф. РКР.
Одной из самых ответственных и потенциально опасных процедур в эксплуатации любого реактора является его пуск. Процесс пуска принято разделять на физический пуск и энергетический. В процессе физического пуска обычно определяют наиболее важные нейтронно-физические характеристики реактора. В настоящем пособии изложены основы физических процессов в реакторе при пуске и методика физического пуска реактора. Кроме того, оно является руководством по выполнениюлабораторной работы «Физический пуск реактора», которая выполняется на персональном компьютере с использованием программ симулятора реактора БН-350. Программа разработана в Физико-энергетическом институте (г. Обнинск) под руководством А.И Воропаева.
Цели и задачи физпуска. В процессе физпуска мы должны определить и измерить следующие характеристики реактора: Критическую конфигурацию реактора (то есть загрузку топлива, или концентрацию топлива/поглотителя, или уровень заливки замедлителя); Измерить характеристики движения органов СУЗ, их веса и градуировочные кривые; Провести калибровку нейтронной мощности; Измерить коэффициенты реактивности(по возможности).
Основные формулы, определения, физический смысл процессов
Опишем вкратце основные понятия и модели, используемые в процессе физического пуска. Отметим, что в процессе физического (а затем и энергетического) пуска реактор находится в нескольких различных состояниях, которые мы описываем в рамках различных моделей (или одной модели, но с разными параметрами): подкритический реактор, критический реактор без обратных связей (т.е. коэффициентов и эффектов реактивности), критический реактор на мощности с обратными связями (т.е. с коэффициентами и эффектами реактивности).
Коэффициент умножения Если ввести (или приблизить) источник нейтронов (q) в активную зону подкритического реактора, то полное число нейтронов в реакторе будет больше, чем испускает источник. Это связанно с тем, что нейтроны источника вызывают деление ядерного горючего (235U, 239Pu). Выразим это аналитически. Число нейтронов в реакторе можно определить, исходя из системы уравнений точечной кинетики /1/: (1а) (1в) где n –среднее число нейтронов в реакторе; Keff - эффективный коэффициент размножения; l- среднее время жизни нейтронов в реакторе; Ci- концентрация эмиттеров запаздывающих нейтронов i-й группы; li- постоянная распада эмиттеров запаздывающих нейтронов i-й группы; beff,i- доля запаздывающих нейтронов i-й группы. Однако, система уравнений в таком виде удобна только для описания стационарных подкритических состояний реактора, условно ее можно назвать системой уравнений в "форме Кeff". Для описания всех критических и надкритических состояний гораздо большее распространение получила эквивалентная система уравнений, которую мы бы условно назвали системой в "форме r", которая описывает процессы через переменную реактивности r=(Кeff -1)/ Кeff. Эту систему можно записать в виде:
(2а)
(2в) где N -среднее число нейтронов в реакторе;
L- среднее время генерации нейтронов; В стационарных состояниях (когда производные равны нулю) системы уравнений (1) (2) приводятся к следующим простым соотношениям: . (3) То же самое можно выразить через реактивность: n=-qL/r или r=- qL/ n. (4) Таким образом, существует только два способа реализовать стационарные состояния в реакторе. · При Keff =1 (r=0) если в реакторе нет посторонних источников (q=0). · При Keff < 1 (r < 0) в присутствии источника нейтронов q¹0. В подкритическом реакторе уровень нейтронной мощности оказывается связан с величиной критичности К или реактивности r через мощность источника, тогда или (5)
Здесь вводят понятие коэффициента умножения Yi или просто умножения нейтронов для состояния реактора «i» как отношение числа нейтронов в реакторе в состоянии «i» -Ni к числу нейтронов без размножения N0 (или с минимальным стартовым размножением) Yi= Ni/ N0. Реально мы, конечно, не знаем истинного числа нейтронов в реакторе, а только оцениваем его по скорости отсчетов детектора или току ионизационных камер Ii, которые связаны с числом нейтронов через эффективность этих детекторов (e) как Ii = e* Ni. Тогда можно условно принять: Yi= Ii /I0. (6) Примечание. Отметим, что в этом соотношении не все так уж просто. В числителе мы используем эффективность по отношению к размножающимся вторичным нейтронам деления (спектр деления с энергией примерно 2МэВ), а в знаменателе- по отношению к нейтронам источника (спектр испарительный с энергией около 1 МэВ). Из сравнения (3) и (6) видно, что при таком определении , (7) где С(К)-функция, в которой учитывается пространственное распределение нейтронов и эффективность детектора. Практически все факторы, влияющие на величину C(Keff), поддаются расчёту (хотя зачастую сложному). Однако в этом нет необходимости, так как фундаментальный факт состоит в том, что при приближении к критичности C(Keff) стремится к 1: = при Keff Þ l. (8)
Метод обратного умножения После определения понятия умножения вводят понятие «обратного умножения» ОУ=1/У и на основе этого соотношения записывают формулу обратного умножения
. (9) Именно на этом соотношении построен «метод обратного умножения», позволяющий экспериментально измерять как реактивность (или критичность) самого реактора, так и реактивность вносимых в него возмущений.
На методе обратного умножения (ОУ) основано измерение любых изменений реактивности реактора. Фундаментальный вывод состоит в том, что изменение реактивности при переходе реактора из состояния"1" состояние "2", равно Dr21=1/У1 – 1/У2=ОУ2-ОУ1. На этом методе основано, в частности, «взвешивание» (определение полной эффективности) стержней СУЗ, то есть определение изменения реактивности реактора при перемещении стержня от нижнего до верхнего положения (или наоборот). Этим же методом получают интегральную и дифференциальную градуировочную характеристику органа регулирования, измеряя вес частей стержня /2/. Заметим, что метод ОУ даёт относительный «вес». В данном случае, так же как и в процессе загрузки топлива (ТВС), «вес» стержня выражен в единицах ОУ. Перевести его в абсолютные единицы (т.е. произвести абсолютную калибровку) можно, измерив одну и ту же долю любой порции реактивности (веса стержня) по любому методу абсолютного измерения реактивности и по ОУ. Для этого, в частности, подойдут метод асимптотического периода (что дает связь реактивности в бета с периодом в сек r/b=1/(1+lТ)), либо метод "сброса стержня". Все работы по измерению эффективности стержней проводятся при приближении к критическому состоянию (K eff = 0.95-0.98 и Y=20-30), когда можно считать, что свойства подкритического и критического реакторов близки (это не факт, а допущение). На методе обратного умножения основан и метод безопасного достижения критического состояния при загрузке реактора. Отметим особо, что метод обратного умножения - статический. Поэтому при замерах скорости счёта детекторов следует делать выдержку после любых возмущений (1-3 минуты), чтобы исключить переходные процессы.
Метод пуска реактора Методика пуска обеспечивает ядерную безопасность в процессе пуска (во времена Ферми подразумевались даже частичные отказы контрольных приборов) и сводится к построению в процессе загрузки реактора зависимости обратного умножения (ОУ=1/У) от характеристики реактора, изменяющей параметр его критичности (например, в нашем случае -от числа загруженных в реактор тепловыделяющих сборок ТВС (N), в других ситуациях -от уровня замедлителя Н, концентрации борной кислоты С, положения компенсирующих органов и т.п.).
. На практике удобно оперировать величиной в 1000 раз большей –так называемой ТОУ (тысяча обратного умножения): ТОУ = 1000* . В общих чертах п роцедура такова. В «нулевом» состоянии измеряется ток ионизационной камеры (ИК)-это I0, соответственно У0=1 и ОУ0=1. Затем загружается порция ТВС (n ТВС) и замеряется ток ИК- это In или Ii. Вычисляется У и ОУ. Значения ОУ0 и ОУn откладывают на графике зависимости ОУ от числа n ТВС (см. рис.1). Через эти две точки проводят прямую и экстраполируют ее до пересечения с осью n ТВС. Это и есть первое экстраполированное значение критического состояния. Все данные (причем детально) по состоянию и положению стержней, температур, тока ИК, времени и т.п. заносят в журнал (см. приложение). Реальная форма кривой обратного умножения зависит от многих факторов. В принципе, она может иметь как вогнутый, так и выпуклый характер. Последнее, правда, крайне нежелательно или запрещено, так как экстраполяция занижает критическое состояние, что весьма опасно. Детальное описание всей процедуры и требований безопасности будет дано в описании выполнения работы (п. 3). Теперь перейдем к описанию самого тренажера. Рис.1. Кривая обратного умножения
Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 730; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |