19128

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ПО ВЫСОТЕ АКТИВНОЙ ЗОНЫ

Лекция

Энергетика

ЛЕКЦИЯ 8 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ПО ВЫСОТЕ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ Создание реактора с максимально выровненным и стабильным полем энерговыделения в течении кампании одна из важнейших задач оптимизации активной зоны. Выра...

Русский

2013-07-11

134 KB

66 чел.

ЛЕКЦИЯ 8

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ПО ВЫСОТЕ АКТИВНОЙ ЗОНЫ

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ

Создание реактора с максимально выровненным и стабильным полем энерговыделения в течении кампании — одна из важнейших задач оптимизации активной зоны. Выравнивание и стабилизация поля тепловыделения существенно улучшают физические и экономические   характеристики реактора, а также влияют на решение вопросов его регулирования и безопасности. Так как максимальное удельное энерговыделение, как правило, ограничено предельными характеристиками материалов, то снижение .неравномерности даёт    возможность повысить среднюю тепловую нагрузку на делящийся материал и, следовательно, увеличить мощность активной зоны или уменьшить её объем. Более равномерное тепловыделение   позволяет, при прочих равных условиях, увеличить глубину и    равномерность выгорания топлива, сократить объемную долю теплоносителя и конструкционных материалов, что приводит к улучшению физических характеристик реактора  и экономических показателей установки.

Удельное объемное энерговыделение в топливе (qv) определяется   соотношением:

                                                    ,                                                     (8.1)

где — поток нейтронов; f — макроскопическое сечение деления; С = 3,1.1010  дел/Вт.с. Для расчета энерговыделения необходимо использовать многогрупповые методы, учитывающие спектр нейтронов и зависимость сечения деления от энергии.

Полная тепловая мощность реактора равна:

                                                  .                                                  (8.2)

Интегрирование ведется по объему, занятому топливом.

Функция определяет плотность потока нейтронов соответствующей энергетической группы в любой точке активной зоны для любого момента времени:

= maxf(x,y,z,t)

Распределение нейтронного потока при стационарной мощности реактора можно получить из решения уравнения переноса:

+2 = 0, 2=а/D:

— для активной зоны в виде параллелепипеда со сторонами a, b, c :

                                      ;                                           (8.3)

— для цилиндрической активной зоны радиуса R и высотой H:

                                     ;                                               (8.4)

— для шаровой активной зоны радиусом R:

                                         .                                                            (8.5)

Плотность объемного энерговыделения в топливе можно определить из распределения нейтронного потока:

                                    ,                                (8.6)

или:

                                              .                                                  (8.7)

Соотношения (8.4 — 8.5) справедливы для реакторов без отражателя нейтронов. Наличие отражателей снижает неравномерность распределения нейтронов и энерговыделения в активной зоне. Другим способом выравнивания энерговыделения является профилирование обогащения топлива и рациональное использование поглотителей. В процессе работы реактора распределение энерговыделения меняется. С учетом всех факторов функция f  не может быть получена аналитически. Для различных реакторов в настоящее время существуют компьютерные программы, позволяющие вычислять потоки нейтронов и энерговыделения в любой точке реактора для любого момента времени.

Степень неравномерности энерговыделения  в реакторе характеризуется коэффициентами неравномерности, равном отношению его максимального  значения к среднему.

Объемный коэффициент неравномерности равен:

                                          .                                                   (8.8)

Объемный коэффициент неравномерности равен произведению коэффициентов неравномерности по координатам. В частности, для цилиндрической активной зоны Kv=KrKz, где  Kr — радиальный коэффициент неравномерности,  Kz — коэффициент неравномерности по высоте активной зоны:

                    .                          (8.9)

Для реактора без отражателя коэффициенты неравномерности равны:

цилиндр — Kr= 2,32; Kz = /2 = 1,57. Kv=KrKz = 3,64;

куб — Kv=KxKyKz = (/2)3 = 3,88;

шар — Kv=2/3 = 3,29.

Для реальных энергетических реакторов коэффициенты неравномерности меньше. Это достигается конструкцией отражателя, профилированием обогащения, введением выгорающих поглотителей, рациональным размещением органов СУЗ и т.д. Так для реактора БН–600 максимальные значения коэффициентов неравномерности равны 1,3 при двухзонном и 1,2 при трехзонном выравнивании поля энерговыделения. Для реактора ВВЭР–1000 с борным регулированием Kr=1,2 — 1,4;  Kz=1,5. Для РБМК Kr=1,45;  Kz=1,5.

Распределение потока нейтронов по радиусу активной зоны показано на рис.8.1.

Рис. 8.1. Распределение тепловыделения по радиусу активной зоны:

1 — без отражателя; 2 — с отражателем; 3 — профилированная зона

8.2. Распределение энерговыделения в реакторе на быстрых нейтронах по радиусу

1 – Зона малого обогащения; 2 — зона большого обогащения, 3 — боковой экран

8.3. Распределение энерговыделения по высоте в реакторе на быстрых нейтронах

Коэффициенты неравномерности энерговыделения в реакторе БН–600 при двухзонном профилировании обогащения представлены в табл. 8.1.

Таблица.8.1

Коэффициенты неравномерности энерговыделения

Зона

Радиальный

Осевой

Воспроизводства

1,7

2

Малого обогащения

1,06

1,27

Большого обогащения

1,2

1,27

Подогрев теплоносителя

При постоянном проходном сечении ТВС по высоте активной зоны подогрев теплоносителя на участке dz равен:

                                                  ,                                                         (8.10)

где Ql (z) — распределение линейной мощности кассеты по высоте; G — расход теплоносителя, Ср — его теплоемкость. Интегрирование в пределах от –Н/2 до + Н/2 с учетом (1.4 и 1.9) дает:

                                                          .                                                         (8.11)

Если известна мощность кассеты (Q), то подогрев (Т) равен:    

                                                     .

Для расчета температуры теплоносителя и температуры элементов активной зоны после остановки реактора необходимо иметь данные по остаточному тепловыделению. Для вычисления остаточного энерговыделения можно рекомендовать выражение:

                                 ,                                    (8.12)

где W — мощность реактора перед остановкой в момент времени , t —  время, прошедшее после остановки реактора.

Распределение температуры теплоносителя по высоте активной зоны

Приращение температуры теплоносителя на участке оболочки dz равно:

,

где ql(z) = qlmcos(z/H) — распределение линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны; g — расход теплоносителя в элементарной ячейке. Температура теплоносителя в точке z определяется путем интегрирования:

                                           .

Учитывая, что средняя линейная нагрузка связана с максимальной  через коэффициент неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны: qlm = qlKz = ql/2, а подогрев теплоносителя равен qlН /gCp, получим:

                          .                        (8.13)

В последнем выражении Твх — температура теплоносителя на входе в активную зону.

Распределение температур по высоте активной зоны реактора ВВЭР–1000 при температуре входа теплоносителя 290 0С и подогреве 32 градуса показано на рис. 8.4.

Рис.8.4. Распределение температуры теплоносителя по высоте активной зоны

Приведенные соотношения получены для активной зоны без отражателя. Для вычисления температур в реальном реакторе необходимо учесть эффективную добавку отражателя, как будет указано в следующих лекциях.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15241. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА НА ВХОДЕ В АКТИВНУЮ ЗОНУ РЕАКТОРА ВВЭР-1000, В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОТДЕЛЬНЫХ ПЕТЛЯХ 1.23 MB
  Лабораторная работа №1 ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА НА ВХОДЕ В АКТИВНУЮ ЗОНУ РЕАКТОРА ВВЭР1000 В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОТДЕЛЬНЫХ ПЕТЛЯХ Объект исследования: течение теплоносителя в кольцевом опускном тракте в части напорно...
15242. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ (ИМИТАТОРА БОРА) НА ВХОДЕ В АКТИВНУЮ ЗОНУ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОТДЕЛЬНЫХ ПЕТЛЯХ 454 KB
  Лабораторная работа №3 ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ИМИТАТОРА БОРА НА ВХОДЕ В АКТИВНУЮ ЗОНУ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОТДЕЛЬНЫХ ПЕТЛЯХ Объект исследования: изучение динамики распределения температуры при подогреве воды подав
15243. Моделирование линейных динамических систем 84.75 KB
  Лабораторная работа №1 Моделирование линейных динамических систем Вариант 1 I.Исследование модели входвыход Исходные данные: a0=9 a1=6 a2=3 b0=12 b1=2 b2=0.1 Начальные условия: y0=1 0=0.50=0 Дифференциальное уравнение описания системы: Рисунок 1
15244. Геодезия. Лабораторные работы 2.31 MB
  Лабораторная работа №1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЗЕМНОГО ЭЛЛИПСОИДА. Эллипсоидом вращения называется геометрическое тело образуемое вращением эллипса вокруг его малой оси. Земной эллипсоид эллипсоид который характеризует фигуру и...
15245. Канонические формы представления динамических систем 108.5 KB
  Лабораторная работа №2 Канонические формы представления динамических систем Вариант 1 Цель работы: Ознакомление с методами взаимного перехода между моделями входвыход и входсостояниевыход а также с каноническими формами представления моделей входсостояни
15246. Нелинейное звено системы или объекта управления 289.38 KB
  Нелинейное звено системы или объекта управления это звено выходной сигнал которого зависит от входного по нелинейному закону например закон описывается квадратичной или кубической зависимостью экспоненциальной синусоидальной и т.д. Какие Вы еще можете назвать
15247. Построение и исследование моделей внешних воздействий 299 KB
  Лабораторная работа №3 Построение и исследование моделей внешних воздействий. Исследование командного генератора гармонического сигнала. схема моделирования командного генератора результаты моделировани...
15248. Схемотехника диодно-транзисторной логики (ДТЛ), резистивно-транзисторной логики (РТЛ) и транзисторно- транзисторной логики. Мультивибраторы. Исследование работы ЦАП и АЦП 897.39 KB
  Лабораторный практикум № 3 по курсу Электротехника и электроника часть 2 на тему Схемотехника диоднотранзисторной логики ДТЛ резистивнотранзисторной логики РТЛ и транзисторно транзисторной логики. Мультивибраторы. Исследование работы ЦАП и АЦП. В...
15249. Исследование ДТЛ, РТЛ и ТТЛ. Работа с АЦП и ЦАП 1.07 MB
  Лабораторный практикум № 3 по курсу Электротехника и электроника часть 2 на тему Исследование ДТЛ РТЛ и ТТЛ. Работа с АЦП и ЦАП Вариант № 6 Данный отчет посвящен выполнению лабораторного практикума с использованием программных средств Micro-Cap 9 и MathCAD 15.