Энергетический реактор на быстрых нейтронах Действующие реакторные технологии Перспективы развития быстрых реакторов Российская программа по быстрым реакторам  Гомогенный реактор с отражателем Ядерная энергетика

Энергетический реактор на быстрых нейтронах

Регулирование реактивности стержнями

Основной частью СУЗ нужно считать ее рабочие органы, Чаще всего это подвижные поглощающие стержни, в которые входит материал сильно поглощающий нейтроны( в интересующем случае ВВЭР-тепловые нейтроны).

Для управления реактором наиболее важными вопросами, касающимися стержней СУЗ, являются следующие :

  Суммарная эффективность ( вес) каждого стержня Drст ;

Зависимость интегральной эффективности стержня от места погружения (радиуса) r;

  Зависимость дифференциальной и интегральной эффективности стержня от глубины погружения z;

Эффекты интерференции стержней.

Суммарная эффективность ( вес) единичного стержня, погруженного на полную глубину в центр активной зоны Drст(r=0, z=H)=Drст0 приближенно оценивается на основе диффузионной модели и теории возмущений через параметры:

  Drст0»7.5M2 / [(R2АЗ)*ln(0.465 RАЗ / Rстэф )] (6.2)

где: M2- площадь миграции; RАЗ- радиус активной зоны; Rстэф –эффективный радиус стержня, зависящий от степени непрозрачности или «черноты» материала стержня. На практике данные по суммарной эффективности единичного стержня или группы предоставляет проектант реактора , а оперативный персонал измеряет соответствующие величины Drст0 в процессе физического пуска.

Зависимость эффективности стержня от места погружения стержня.

В соответствии с теорией возмущений при любых малых возмущениях параметров реактора (свойств деления, поглощения, утечки), возмущения критичности и реактивности можно выразить как:

 (6.3)

Где:

  Ф и Ф+ - соответственно поток и т.н. ценность нейтронов;

  К и К’ коэффициент размножения реактора без возмущения и с возмущением;

dNf dMtr – возмущения операторов деления и переноса нейтронов , соответственно.

Несмотря на сложность этой формулы , именно она является основой оценок возмущений реактивности при любых воздействиях на реактор. В частности, именно по этой формуле оценивается пространственная зависимость реактивности стержней с учетом того, что в диффузионной модели функции Ф и Ф+ примерно равны.

С учетом этого факта полностью погруженный стержень, имеющий вес в центре Drст0 , в реакторе с распределением потока по радиусу Ф(r), на произвольном радиусе r1 будет иметь вес:

Drст (r1,Н)= Drст0 (0,Н) *Ф2 (r1 ,H) (6.4а)

То есть вес стержня , погруженного не в центре реактора будет изменяться пропорционально квадрату потока. Если реактор однороден, то есть состав топлива постоянен, то радиальная зависимость потока описывается функцией Бесселя J0(r), а зависимость реактивности стержня от радиуса :

Drст (r1,Н)= Drст0 (0,Н) *J02 (r1 ,H) (6.4в)

Если реактор имеет профилированную обогащением загрузку, то нужно учитывать реальный профиль потока по радиусу реактора. Неверный учет этих зависимостей в реакторах больших размеров и со сложным составом топлива может приводить к ядерно - опасным ситуациям со срабатыванием аварийной защиты.

Дифференциальная зависимость эффективности стержня

Если полностью погруженный центральный стержень имеет вес Drст0 , то на основе той же формулы (6.3) т.н. дифференциальная характеристика эффективности стержня в зависимости от глубины погружения будет выглядеть как:

 

dr ст (0,z)= Drст0 (0,Н)* Ф2 (0,Z)*dZ (6.5а)

Если состав топлива постоянен по высоте (топливо мало выгорало и зависимость e(z)= e0 ), то Ф » cos (z), следовательно:

dr ст (0,z)= Drст0 (0,Н)* cos2 (0,Z)*dZ (6.5в)

Это и есть дифференциальная зависимость эффективности стержня по высоте. Можно сказать, что дифференциальная эффективность –это величина реактивности, вводимой в реактор при перемещении стержня на малую величину dz (или просто на 1 см.)

Интегральная зависимость эффективности стержня

Интегральная зависимость эффективности определяется как реактивность, вводимая в реактор при введении/ выведении стержня на глубину z :

 (6.6а)

Примеры дифференциальной и интегральной зависимости эффективности стержня в зависимости от глубины погружения будут приведены позднее при описании характеристик групп ОР СУЗ реактора ВВЭР.

Эффект интерференции стержней 

Поскольку эффективность одного стержня очень мала, то реально в реакторе применяют пучки стержней (т.н. кластеры) и объединяют их в группы, которые перемещаются одновременно. Но эффективность нескольких погруженных стержней, как правило, не равна сумме одиночных стержней. Это объясняется взаимным влиянием стержней, которое происходит из-за того, что любой введенный стержень искажает нейтронный поток реактора. Этот эффект называется интерференцией стержней . Количественно он описывается т.н. коэффициентом интерференции С , который используется для оценки эффективности группы из I стержней:

Drгр= SiI=1 Dri (6.7)

В зависимости от взаимного положения стержней, локальных особенностей потока, их материала и ряда других факторов коэффициент интерференции может быть положительным или отрицательным. Следовательно, при специальном подборе групп возможен даже эффект усиления эффективности группы. Поэтому при проектировании стержневой части системы СУЗ необходимо учитывать возможные эффекты интерференции.

Изменение эффективности стержней при выгорании топлива

В гл.5 уже отмечалось, что с выгоранием топлива и радиальный и аксиальный профили потока сглаживаются – аксиальный все сильнее отклоняется от простого cos(z), в радиальном сглаживаются пики на стыках зон топлива с разным начальным и остаточным обогащением. Соответственно, поскольку эффективность стержней пропорциональна квадрату потока Ф2 (z), изменяется эффективность стержней как по высоте, так и по радиусу. К счастью, в реакторе ВВЭР аксиальный профиль потока симметричен по радиусу (в отличие, скажем от кипящих реакторов), поэтому при изменениях аксиального профиля он хотя бы остается симметричным.


Купить стулья цена на сайте http://стулья.сайт.
Строительство бассейнов под ключ - производство подробности на сайте.
роза комнатная сбрасывает листья.
Повреждений, вызванных в живом организме излучением