Студопедия

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)

Основные задачи проектирования




Процессы, происходящие в работающем реакторе.

 

К числу основных задач, требующих решения в процессе проектирования активной зоны и реактора в целом, следует отнести определение следующих физических характеристик с учетом процессов, происходящих в работающем реакторе:

1) критических размеров активной зоны и загрузки ядерного топлива;

2) дополнительной загрузки ядра топлива, необходимо для облегчения работы реактора в течении срока, предусмотренного техническим задания;

3) температурных эффектов;

4) эффективности органов регулирования и аварийной защиты;

5) эффективности выбранной системы компенсации избыточной реактивности и ее достаточности;

6) распределения энерговыделения в активной зоне в любой момент работы реактора;

7) эффективности теплоотвода в активной зоне и отражателе;

Ясно, что перечисленные характеристики оказывают большое влияние на атомную установку в целом.

По 1) см. лекции “Критические размеры и критическая масса”, “Уравнение критичности для реактора конечных размеров”. Основное – обеспечить эфф. к-т размножения Кэфф. 1.

2) Дополнительная загрузка ядерного горючего. Ограничиться критической загрузкой нельзя, поскольку необходимо поддерживать энерговыделение в реакторе в течении длительного времени без догрузки ядерного горючего. Эта дополнительная загрузка должна скомпенсировать

- выгорание (деление) делящихся ядер, обеспечивающие в реакторе энерговыделение в течении компании.

- уменьшение количества делящихся ядер в реакторе за счет радиационного захвата (поглощение без деления):

 

- изменение состава активной зоны в процессе работы реактора из-за накопления продуктов деления (так наз. шлакование и отравление).

Таким образом полная загрузка реактора ядерным горючим будет:

G = Gкр+Gвыс+Gпр.дел

В реакторах с различным энергетическим спектром нейтронов влияние накопление продуктов деления на Кэфф. (а значит и на загрузку) различно.

В быстрых реакторах вредные поглотители непрерывно накапливаются, т.к. почти не исчезают при радиоактивном распаде и при поглощении .

В тепловых реакторах непрерывно образуется и исчезает основной поглотитель за счет радиоактивного распада и поглощения нейтронов (образующие - как осколок и + за счет радиоактивного распада с выходом 6% через ~10 час переходит в )

При достаточно длительной работе теплового реактора при постоянной мощности устанавливается равновесная концентрация .

После остановки теплового реактора, у которого поток

>0,3×1012 нейтр/сек×см2, содержание увеличивается в течении первых

5-10час по сравнению с равновесной концентрацией достигает max, а затем уменьшается (так наз. йодная яма, т.к. об/газ. из I)

Получается, что в течении этого времени реактор не возможно запустить. Чтобы этого не произошло необходимо располагать соответствующим запасом квадратичности, т.е. нужна дополнительная загрузка ядер топлива.

Поглощение нейтронов стабильными и долгоживущими изотопами принято наз. шлакованием, а поглощение коротко живущими радиоактивными ядрами – отравлением.

 

¾2мин® I135 ¾9,7часа® ¾13,4 часа® Cs¾2*10 ® Ba135(стабильный)

 

ρ

Ф=1013

 

Ф=1014

 

Ф=2.1014

 

откл-е р-ра

часа

10 20 30 40

 

 

Компенсация избыточной реактивности

 

Раз первоначальная загрузка реактора >> критической, для обеспечения нормальной работы (поддержания точно критического состояния) необходимо компенсировать избыточную . Для этого предусмотрена система компенсации, действие которой заключается в ведении в активную зону тем или иным способом отрицательной , точно равный избыточной надкритичности реактора. Из условий безопасности запас отрицательной предусматривают таким, чтобы в любом состоянии реактора в случае необходимости могло быть обеспечено его подкритическое состояние:

Обеспечивается

1) уменьшение количества ядерного топлива в активной зоне.

2) введением в активную зону отражатель поглощающих материалов.

3) увеличение утечки из активной зоны за счет изменения эффективности отражателя.

4) увеличение утечки из активной зоны за счет изменения состава замедлителя.

5) увеличение поглощения в замедлителе или теплоносителе путем растворения в них сильно поглощающих веществ.

Наиболее распространен 2 способ, который осуществляется двумя способами – 1) ввод стержней; 2) ввод в топливо выгорающей добавки, смешивается с ядерным топливом так, чтобы был согласован темп выгорания ядерного топлива с поглотительными добавками. В качестве выгорающей добавки применяется вещество, которое после поглощения сразу превращается в вещество, слабо поглощающее нейтроны. Например, изотоп бора 5В10.

 

Температурные эффекты. Выход на рабочий режим сопровождается разогревом элементов (ядерное горючее, замедлитель, теплоноситель, конструкционные материалы)

Температура теплоносителя повышается до 200°С и выше.

Температура ядерного топлива может повышаться еще больше, в зависимости от топлива, конструкции ТВЭЛ.

В результате изменения температуры в активной зоне наблюдаются следующие эффекты, влияющие на Кэфф

а) уменьшение интервала энергии, который деления проходят в процессе замедления до тепловой энергии;

б) изменение вероятности избежания резонансного захвата деления при замедлении в материалах, составляющих активную зону;

в) увеличение энергии теплоты , обуславливающее уменьшение ядерных сечений взаимодействия нейтронов с топливным и конструкционными материалами;

г) уменьшение плотности всех материалов, составляющих активную зону и отражатель;

д) увеличение геометрических размеров активной зоны и отражателя.

Указанные характеристики в зависимости от температуры меняются по- разному. Суммарный эффект увеличения температуры в реакторе проявляется в том, что реактор, который в холодном состоянии был точно критическим, при увеличении температуры моет стать над критическим. Для безопасности работы необходимо, чтобы < 0 ( уменьшалась с увеличением температуры) хотя бы в пределах рабочей области температур.

Практически расчет температурного коэффициента реактивности сводится к определению Кэфф данного реактора при разных температурах активной зоны. По результатам строится графическая зависимость Кэфф=f(), которая позволяет определить температурный коэффициент в любом интервале температур.

Распределение энерговыделения (см. лекцию предыдущую – “Особенности тепловыделения в активной зоне”).

 

Теплоотвод в реакторе (см. “Характеристика теплоносителей”), а также следующие:

Плотность энерговыделения велика (100 квт/л). Поэтому для эффективного теплоотвода необходимы достаточно развитое теплопередающая поверхность и высокое значение коэффициентов теплопередачи к теплоносителю. Поэтому ТВЭЛ – выполнен в виде стержней, пластин, кольцевых цилиндров и пр. С целью увеличения к.п.д. следует поднимать температуру теплоносителя на выходе из активной зоны. Но это ограниченно следующими причинами:

1) ядерное горючее имеет характерные температурные точки (температура плавления, фазовые переходы и пр.)

2) материалы, используются для оболочек ТВЭЛ имеют предельную допустимую температуру, после которой резко падают их прочностные свойства.

3) нагрев теплоносителя до температуры соответствующей появлению пленочного кипения, не допускается из-за резкого ухудшения теплоотвода.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 331; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.027 сек.