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

84363. Материк Австралия, урок 34.42 KB
  Коррекционно образовательные Закрепить понятия: о географическом положении материка Австралии океанах и морях омывающих данный материк. Покажите на карте материк Австралии. Назовите какими океанами омывается Австралия Скажите какие материки расположены ближе к Австралии. Определите где шаблон Австралии.
84364. Текст-повествование. Изложение по рассказу В. Бианки «Купание медвежат» 41 KB
  Цели урока: познакомить со структурой повествовательного текста; обучать учащихся письменной передаче текста; развивать устную и письменную речь учащихся; использовать в речи точный образный язык; развивать эмоциональную сферу детей их чувства эстетический вкус; воспитывать любовь к природе.
84365. Расстояние между двумя точками. Масштаб 26.71 KB
  Цель урока: формирование понятий расстояния между точками масштаб. Метапредметные: а познавательные сформированность познавательных интересов умение работать с различными источниками информации б регулятивные понимание смысла поставленной задачи умение выполнять учебные действия...
84366. Произведения зарубежных писателей о детях. Марк Твен «Приключения Тома Сойера» (отрывки) 75.5 KB
  Цель: продолжить знакомство с отрывками из произведения Марка Твена «Приключения Тома Сойера». Задачи: Познакомить с отрывком из 16 главы романа Марка Твена « Приключения Тома Сойера». Формировать умение читать выборочно и про себя. Формировать умение высказывать собственные суждения и давать им обоснование.
84367. Береги здоровье! 98.5 KB
  Цель: Сформировать у учащихся стойкую мотивацию к здоровому образу жизни. Планируемые результаты: Предметные: учащиеся знакомятся с правилами здорового образа жизни. Личностные УУД: Л1 - Соблюдение основных моральных норм поведения (приветствовать друг друга, прощаться).
84369. Греки и критяне 23.31 KB
  Расположение древнейшей Греции мы увидим на карте Слайд 2 обратите внимание на большой остров который расположен на юге обозначенного пространства прочитайте его название о. Мы будем изучать историю народов населявших эти земли: в Греции жили греки на острове...
84370. Англійська народна казка «Сорочаче гніздо» 48.5 KB
  Анотація: Розробка комбінованого уроку українського читання на заявлену тему у 2 класі, мета якого – розширити знання учнів про життя птахів; учити стежити за логікою описування подій; орієнтуватися у структурі тексту; формувати уміння визначати головну думку та пояснювати...
84371. В.Бианки «Купание медвежат» 80.5 KB
  Цели. Познакомить с рассказом природоведческого содержания; расширять знания детей о лесных животных, видах медведей, об их образе жизни; развивать связную речь, мышление, память, внимательность, навыки осознанного и выразительного чтения; воспитывать любовь к живой природе, к чтению книг.