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

60 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

74831. Хождение как литературный жанр. Хождение игумена Даниила в святую землю 15.45 KB
  Хождение игумена Даниила в святую землю Хождение это жанр средневековой русской литературы форма путевых записок в которых русские путешественники описывали свои впечатления от посещения иностранных земель...
74832. Поэтическая образность «Слова о полку Игореве». Композиция «Слова о полку Игореве», лирические и публицистические отступления 19.8 KB
  В нем автор размышляет о художественных принципах наложения материала и как бы ведет диалог с читателем. Далее автор переходит к повествованию о событиях похода. Автор дает краткий эмоционально приподнятый рассказ о первом столкновении русских с половцами и о богатых трофеях взятых русскими. В описании битвы автор сосредоточивает внимание на героической фигуре буйтура Всеволода и ограничивается упоминанием об Игоре который пытается вернуть на поле боя бегущих ковуев.
74833. Моление Даниила Заточника: своеобразие памятника, его обличительный пафос, антибоярская и антиклерикальная направленность 16.22 KB
  Моление Даниила Заточника адресовано князю Ярославу Всеволодовичу Переяславскому княжившему с 1213 по 1236 г. Сам же Даниил выступает сторонником сохранения холопства. Бояр Даниил относит к злым господам которые попирают человеческое достоинство своих слуг.
74834. Повести о татарском нашествии. «Повесть о битве на реке Калке» (1223 г.), «Повесть о приходе Батыя на Рязань» (1237 г.) – воинские повести 20.59 KB
  Повесть о битве на реке Калке. Первое столкновение русских войск с кочевниками произошло в 1223 г. на реке Калке (Кальмиус). Летописная повесть об этой битве дошла до нас в двух редакциях. Повесть обстоятельно излагает ход событий. Весть о появлении языка незнаемого (неизвестного народа) принесли в Киев половцы, с которыми первыми столкнулись отряды степных кочевников, шедшие с Кавказа под руководством нойонов (воевод) Чингиза Джебе и Сабутэ
74835. Слово о погибели Русской земли. Гражданский патриотический пафос памятника. Народно-поэтическая стилистика 16.22 KB
  Событиями монголотатарского нашествия очевидно порождено и такое выдающееся поэтическое произведение как Слово о погибели Русской земли впервые обнаруженное только в конце 70х годов прошлого века К. Слово о погибели Русской земли исполнено высокого гражданского патриотического звучания. В центре образ Русской земли светлосветлой и украсноукрашеной.
74836. Житие Александра Невского. Идея защиты родины. Образ Александра Невского – полководца и государственного деятеля 17.73 KB
  Образ Александра Невского полководца и государственного деятеля. Житие Александра Невского написанное вскоре после смерти князя ум. Основу жития Александра Невского составляют две воинские повести о битве на Неве и на Чудском озере.
74837. Летописные повести о Куликовской битве: «Задонщина», «Сказание о Мамаевом побоище», общность идейной направленности повестей 18.15 KB
  Большинством исследователей это объясняется зависимостью Сказания. Текстуальные же совпадения между пространной летописной повестью и Сказанием ο Мамаевом побоище столь малочисленны и имеют такой характер что у нас отнюдь не меньше оснований предполагать обратную зависимость а именно зависимость пространной летописной повести от Сказания. Стремясь нарисовать идеальный образ великого князя московского автор Сказания. Для того чтобы подчеркнуть силу и общерусское значение великого князя московского автор Сказания.
74838. Житие Сергия Радонежского. Общая характеристика агиографического творчества Пахомия Лагофета 16.33 KB
  Епифаний создал Житие Сергия Радонежского. Епифаний хорошо передает факты биографии Сергия с лирической теплотой говорит о его деятельности связанной с борьбой против ненавистной розни за укрепление централизованного Русского государства. О роли Сергия Радонежского и Стефана Пермского в политическом и нравственном возрождении Русской земли говорил В.
74839. Повесть о взятии Царьграда Нестора – Искандера. Историко-философское осмысление событий в повести 15.23 KB
  Повесть содержит описание истории Константинополя с момента его основания, но особенно подробно рассказывается об осаде византийской столицы турками и ее взятии. Хотя в “Повести” содержится немало достоверных сведений, в целом она все же чисто литературное произведение, а не документальная хроника. Некоторые эффектные сюжетные коллизии оказываются вымыслом: так, в Константинополе во время осады не было патриарха