19132
ДОПУСТИМАЯ МОЩНОСТЬ ТВЭЛА И ТВС
Лекция
Энергетика
ЛЕКЦИЯ 12 ДОПУСТИМАЯ МОЩНОСТЬ ТВЭЛА И ТВС Допустимая мощность твэлов и ТВС в стационарных условиях эксплуатации определяется: предельными температурами эксплуатации оболочки твэла и элементов конструкции ТВС: предельными температурами эксплуатации
Русский
2013-07-11
374.5 KB
44 чел.
Допустимая мощность твэлов и ТВС в стационарных условиях эксплуатации определяется:
В условиях максимальной проектной аварии:
Если заданы температура теплоносителя на входе (Твх), подогрев теплоносителя (Т) и коэффициент теплоотдачи от оболочки к теплоносителю (), то распределение температур по высоте оболочки определяется выражением:
. (12.1)
Температура на внутренней поверхности оболочки (Т2) равна:
, (12.2)
где о толщина оболочки, о коэффициент теплопроводности оболочки.
Температура внешней поверхности топливного сердечника (Т3) определяется тепловой проводимостью зазора (hз) или контакта между топливом и оболочкой:
. (12.3)
Тепловая проводимость или термическое сопротивление (величина обратная проводимости) между сердечником и оболочкой твэла определяется величиной зазора, составом газа в зазоре, давлением, шероховатостью поверхностей, температурой и т.д. При заполнении зазора жидким металлом, тепловая проводимость равна:
, (12.4)
где м теплопроводность металла (натрий, свинец и т.д.), з радиальный зазор.
При контакте между топливом и оболочкой твэла с жидкометаллическим подслоем в качестве величины зазора можно, по-видимому, принять сумму средних величин неровностей (шероховатостей) топлива и оболочки Rz. В случае заполнения зазора газом тепловая проводимость зависит от большого количества фактором и с достаточной точностью не может быть определена теоретически. В практике расчета твэлов обычно пользуются экспериментальными данными. На рис. 12.1 12.3 представлены зависимости тепловой проводимости зазора между топливом и оболочкой в зависимости от температуры и величины зазора.
Рис.12.1. Зависимость теплой проводимости зазора при заполнении гелием: О 38 МВт.с/кг (з=57 мкм), х 46 МВт.с/кг (з=105 мкм), 65 МВт.с/кг (з=0), _________ необлученный твэл ((з=130 мкм) - - - - - - облученный (з=100 мкм) |
Рис.12.2. Зависимость теплой проводимости зазора при заполнении аргоном: О 38 МВт.с/кг (з=57 мкм), х 46 МВт.с/кг (з=105 мкм), 65 МВт.с/кг (з=0), _________ необлученный твэл ((з=130 мкм) - - - - - - облученный (з=100 мкм) |
Рис.12.3. Зависимость теплой проводимости от величины радиального зазора для твэла реактора на быстрых нейтронах: заполнение гелием, О 30 % гелия и 70 % ксенона.
Стационарное поле температур в сердечнике твэла с внутренним энерговыделением qv описывается уравнением Фурье:
, (12.5)
где r радиальная координата, T температура, (r, T) теплопроводность материала сердечника, являющаяся функцией температуры, пористости и состава. В общем случае это уравнение не решается в общем виде. Для грубых оценок, полагая теплопроводность и плотность объемного энерговыделения постоянными, получим:
Последнее уравнение описывает распределение температур в сердечнике в координате с максимальной температурой центра, которая по высоте практически совпадает с центром активной зоны.
Если теплопроводность зависит от температуры, то уравнение (12.5) допускает разделение переменных:
. (12.6)
Интеграл в левой части называется интегралом теплопроводности. Он может быть вычислен для любой начальной температуры, причем (0, Т) = (0, Тпов) + (Тпов, Т) согласно правилам интегрирования. Параметр Г определяется геометрией таблетки. Он равен 4 для сплошной таблетки и 4/[1 2ln/(2 1)] для таблетки с центральным отверстием, где = R/r0. Зависимость интеграла теплопроводности диоксида урана разной пористости от температуры при нулевой начальной температуре представлена на рис.12.4.
На рис.12.4 стрелками показан путь выбора допустимой линейной тепловой нагрузки, при которой максимальная температура в центре топлива не превышает температуры плавления с коэффициентом запаса 1,25. Следует отметить, что допустимая линейная нагрузка не является функцией диаметра твэла. Поэтому при одной и той же линейной нагрузке в твэлах меньшего диаметра реализуются более высокие градиенты температур, определяемые удельным тепловым потоком. Выбор диаметра твэла для известной линейной тепловой нагрузки является компромиссом технических и экономических требований.
Для сердечника из диоксида урана с температурой поверхности выше 500 0С интеграл теплопроводности может быть аппроксимирован зависимостью:
. (12.7)
В последнем выражении T4 максимальная температура сердечника (в центре или на границе центрального отверстия).
Рис.12.4. Зависимость интеграла теплопроводности сердечника от температуры центра при Тпов = 0 0С. Показаны расчетные кривые для топлива теоретической плотности (верхняя кривая), и для пористости 3 и 5 %
В общем случае задача о распределении температур по радиусу сердечника может быть решена численно путем разбиения на конечное число концентрических цилиндров (рис.12.5).
Рис.12.5 Схема расчета температуры
Поверхностный тепловой поток и градиент температуры на границе зоны с радиусом ri равен:
. (12.8)
Тепловой поток на границе зоны равен:
.
Таким образом, перепад температуры в любой зоне по радиусу может быть найден из соотношения:
. (12.9)
При известной температуре поверхности сердечника можно получить значение температур в любой точке по радиусу. Степень точности расчетов зависит от числа разбиений, т.е. от r. Методика учитывает зависимость теплопроводности от температуры и может быть применима при изменении энерговыделения по радиусу. Распределение температур по радиусу сердечника показано на рис.12.6.
Рис.12.6. Распределение температуры по радиусу сердечника
Как уже говорилось выше, допустимая мощность твэлов и ТВС в стационарных условиях эксплуатации определяется:
Обычно в расчетах принимается, что запас мощности до плавления должен быть не менее 20 % с тем, чтобы не было расплавления в случае аварии с забросом реактивности.
Предельная мощность твэлов по кризису теплообмена, характеризуемая возникновением кризисных явлений хотя бы на одном участке твэла при заданных физических и геометрических характеристиках твэлов, зависит от расхода, температуры и давления охлаждающего теплоносителя. Условие безопасной работы твэла, определяющее допустимую мощность твэла по кризису теплообмена, может быть обеспечено, если тепловой поток в стационарном и аварийном режимах не превышает критического по всей высоте активной зоны. В конечном счете допустимая мощность твэла (qдоп) устанавливается наименьшей из всех предельных мощностей по плавлению топлива и кризису теплообмена с определенным коэффициентом запаса k (до некоторой степени произвольного в связи с недостаточной изученностью процессов теплоотвода в действующих реакторах).
Возможные отклонения физических и геометрических характеристик твэлов учитываются коэффициентом, называемым механическим k1мех. С учетом этих двух коэффициентов допустимая I мощность твэлов равна:
где qпред наименьшая из предельных мощностей твэла по плавлению топлива и кризису теплообмена (для реакторов с натриевым и газовым охлаждением используется только коэффициент запаса по плавлению). Коэффициент запаса принимают, равным 1,1.
В реальных кассетах мощность между твэлами распределяется неравномерно. Эта неравномерность характеризуется коэффициентом kk , равным отношению максимальной мощности твэла в кассете к средней.
При использовании механического коэффициента k2мех, учитывающего отклонение физических и геометрических характеристик ТВС от средних значений для допустимой мощности кассеты можно получить:
.
Значения критического теплового потока, приводящего к кризису теплосъема в реакторах с водяным охлаждением, приведены в предыдущей лекции.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
40726. | Инфраструктурное обеспечение предпринимательской деятельности | 25 KB | |
Cистема общих условий воспроизводства предпринимательского типа представляющая собой совокупность техникотехнологических организационноэкономических и социальных взаимосвязей тех элементов инфраструктуры которые обеспечивают обслуживание процесса предпринимательства на уровне макро мезо и микроэкономики. являются научность и системность в формировании и развитии предпринимательства и его инфраструктуры а также постепенность и многообразие моделей инфраструктурного обеспечения предпринимательства. Прежде всего нужна трансформация... | |||
40727. | Виды и формы предпринимательской деятельности | 39 KB | |
Рыночная экономика экономика свободного предпринимательства. В зависимости от содержания и направленности предпринимательской деятельности объекта приложения капитала и получения конкретных результатов связи предпринимательской деятельности с основными стадиями воспроизводственного процесса различают следующие виды предпринимательства: 1. Коммерческое торговое предпринимательство Принцип организации торгового предпринимательства несколько отличается от производственного так как предприниматель выступает непосредственно в роли... | |||
40728. | Государственное регулирование предпринимательской деятельности | 28.5 KB | |
Целью государственного регулирования предпринимательской деятельности является создание определенных условий обеспечивающих нормальное функционирование экономики в целом и стабильное участие предпринимателей страны в международном разделении труда и получение от этого оптимальных выгод. В обобщенном виде в задачи государственного регулирования входят: разработка принятие и контроль за законодательством обеспечивающим правовую основу и защиту интересов предпринимателей; повышение эффективности государственного регулирования и снижение... | |||
40729. | Малое предпринимательство, его фин-экон и организационные особенности | 41.5 KB | |
В современных условиях роль малого бизнеса в рыночной экономике растет. Функции малого бизнеса: Экономические функции малого бизнеса: Придает рыночной системе необходимую гибкость активизация структурных сдвигов процессов разгосударствления и приватизации. Социальные функции малого бизнеса: Обеспечивает рост занятости. Но все перечисленные достоинства малого бизнеса проявляются отнюдь не автоматически. | |||
40730. | Среднее и крупное предпринимательство | 30.5 KB | |
Формы взаимодействия малого среднего и крупного бизнеса в рамках сетевой экономики В современной развитой рыночной экономике малый бизнес оказывается подчинен крупному бизнесу через систему подрядов и субподрядов. Крупному бизнесу как правило обеспечивает гарантию возврата кредита и обеспечивает устойчивые долгосрочные отношения с подрядчиком или субподрядчиком . С помощью франчайзинга малый бизнес получает возможность стабилизировать внешнюю среду обеспечить конкурентные преимущества. Крупный бизнес расширяет сферу контроля над рынком и... | |||
40731. | Критерии выделения малого бизнеса в России | 28.5 KB | |
В реальный сектор экономики входят как отрасли материального производства так и сфера производства нематериальных форм богатства и услуг. В результате научнотехнической революции и роста производительности труда резко изменилось соотношение в нем между отраслями материального производства и сферой услуг. В индустриально развитых странах доля занятых в сфере услуг почти в два раза превышает эту долю в отраслях материального производства составляя более двух третей общей численности занятых. Информатизация экономики порождая дальнейшие... | |||
40732. | Формы финансовой поддержки малых предприятий | 30 KB | |
Государственная поддержка малого предпринимательства реализуется по следующим направлениям: формирование инфраструктуры поддержки и развития малого предпринимательства; создание льготных условий использования государственных финансовых материальнотехнических и информационных ресурсов научнотехнических разработок и технологий; учреждение порядка регистрации субъектов малого предпринимательства лицензирования их деятельности сертификации их продукции предоставления статистической и бухгалтерской отчетности; поддержка... | |||
40733. | Современные тенденции развития малого предпринимательства в регионах | 48.5 KB | |
Современные тенденции развития малого предпринимательства в регионах. В современных условиях роль малого бизнеса в рыночной экономике растет. Функции малого бизнеса: Экономические функции малого бизнеса: Придает рыночной системе необходимую гибкость активизация структурных сдвигов процессов разгосударствления и приватизации. Социальные функции малого бизнеса: Обеспечивает рост занятости. | |||
40734. | Семантические роли | 22.17 KB | |
Особый вид имплицитной передачи: Пресупозиция характеризуется выводимостью из предложения. Таким образом пресупозицией данного предложения является неоправданность чьихто ожиданий. Предложение с фактивной пресупозицией характеризуется тем что говорящий рассматривает суждение содержащееся в зависимой части предложения как истинное. Предполагают определённое эмоциональное отношение автора к содержанию предложения. | |||