- •Міністерство освіти і науки України одеськийй національний політехнічний університет
- •Методичні вказівки
- •6.050603 «Атомна енергетика»
- •Завдання на курсову работу
- •Геометрія та склад активної зони реактора
- •Геометричні розміри елементів твз
- •Об’єми компонент активної зони
- •Розміри еквівалентного осередку
- •Об’єми компонентів еквівалентного осередку
- •Об’ємні частки компонентів в активній зоні
- •Ядерні концентрації
- •Перетини ядерних реакцій
- •Мікроскопічні перетини
- •Макроскопічні перетини
- •Усереднення мікроскопічних перетинів за спектром Максвелла по температурі теплоносія
- •Макроскопічні перетини усереднені за спектром Максвелла по температурі теплоносія
- •Температура нейтронного газу
- •Усереднення мікроскопічних перетинів за спектром Максвелла по температурі нейтронного газу
- •Макроскопічні перетини усереднені за спектром Максвелла по температурі нейтронного газу
- •Коефіцієнт розмноження для середовища нескінченних розмірів
- •Базовий і додатковий варіант розрахунку коефіцієнта розмноження
- •Довжина дифузії
- •Вік нейтронів
- •Ефективний коефіцієнт розмноження активної зони реактора
- •Матеріального параметра критичного реактора
- •Критичні розміри реактора
- •Реальні розміри активної зони
- •Теплова потужність реактора та маса ядерного пального
- •Розподіл щільності потоку нейтронів в активної зони реактора
- •Література
- •Навчальне відання
- •Одеський національний політехнічний університет
- •65044, Одеса, пр. Шевченко, 1
Міністерство освіти і науки України одеськийй національний політехнічний університет
Методичні вказівки
до виконання курсової роботи
з дисципліни «Фізика ядерних реакторів»
Одеса ОНПУ 2008
Міністерство освіти і науки України
ОДЕСЬКИЙЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ
Методичні вказівки
до виконання курсової роботи
з дисципліни «Фізика ядерних реакторів»
для студентів спеціальності
6.050603 «Атомна енергетика»
Затверджено
на засіданні кафедри АЕС
Протокол № 3 від 10.10.2007
Одеса ОНПУ 2008
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Фізика ядерних реакторів» для студентів спеціальності 6.050603 усіх форм навчання – Атомна енергетика /Укл.: В.М. Колиханов – Одеса: ОНПУ, 2008. – 22 с.
Укладач: В.М. Колиханов, ст. викладач
Вступ
Курсова робота виконується студентами спеціальності 6.050603 "Атомна енергетика" та закладає практичні навики виконання спрощеного нейтронно-фізичного розрахунку ядерного реактора в межах вивчення дисципліни "Фізика ядерних реакторів". Виконання курсової роботи припадає на другий семестр і сприяє засвоєнню лекційного матеріалу.
Нейтронно-фізичний розрахунок включає визначення ядерних концентрацій, мікроскопічних та макроскопічних перетинів ядерних реакцій, усереднення перетинів за температурою нейтронного газу та коефіцієнту розмноження. Також проводиться розрахунок критичних и фактичних розмірів активної зони, геометричного та матеріального параметрі, довжини дифузії та вік нейтронів, ймовірності витоку нейтронів з активної зони підчас уповільнення та дифузії. Розраховуються потужність реактора та маса завантаженого в реактор ядерного палива.
Виконання курсової роботи завершується розрахунком і побудовою тривимірного графіка розподілу щільності потоку нейтронів в об’ємі активної зони реактора.
Виконання курсової роботи потребує відповідної теоретичної підготовки. Перед виконанням курсової роботи потрібно вивчити частин лекційного курсу або додаткової літератури [1, 2, 6], що торкаються тематики робота, звертаючи особливу увагу на терміни та розрахункові формули. Усі розрахунки виконувати тільки в міжнародній системі одиниць виміру СІ (тобто МКС: метр, кілограм, секунда) за винятком спеціальних одиниць – електрон-вольт (еВ) та барн.
Завдання на курсову работу
Виконати нейтронно-фізичний розрахунок реактора типу ВВЭР. Конструктивні розміри твела та тепловиділяючі збірки (ТВЗ) прийняти відповідно до характеристик прототипу реактора, що вибирається відповідно до варіанту завдання, що наведені в Табл. 1.1. Додаткові (не задані) дані слід вибрати самостійно, з огляду на рекомендації й типові характеристики реакторів з водою під тиском (див. Таблиці 1.2, 1.3).
Вихідними даними для виконання розрахунку є наступні параметри:
Діаметр сердечника твела d0
Товщина оболонки твела δоб
Товщина газового зазору δзаз
Товщина оболонки касети δобк
Міжкасетний зазор δзазк
Збагачення палива x5
Матеріал оболонки Fe або Zr
Відносна відстань між твелами t
Число рядів твел у ТВЗ m
Таблиця 1.1 - Варіанти завдання
№ варіанта |
Реактор прототип |
№ варіанта |
Реактор прототип |
1 |
"Отто-Ган" (ФРН) |
16 |
BR-3 (Бельгія) |
2 |
"Савана" (США) |
17 |
KKS (ФРН) |
3 |
"Сакстон" (США) |
18 |
SELNI (Італія) |
4 |
"Салем-1" (США) |
19 |
SENA (Франція — Бельгія) |
5 |
"Сорита-1" (Іспанія) |
20 |
"Арканзас-1" (США) |
6 |
"Фессенгейм" (Франція) |
21 |
"Бецнау-1" (Швейцарія) |
7 |
"Янки" (США) |
22 |
"Джина-1" (США) |
8 |
"Дональд-Кук- 2" (США) |
23 |
"Нововоронеж-1 " (СРСР) |
9 |
"Дональд-кук-1" (США) |
24 |
"Нововоронеж-2, 3"(СРСР) |
10 |
"Индиан-Пойнт" CETR (США) |
25 |
"Нововоронеж-5" (СРСР) |
11 |
"Индиан-пойнт-2" (США) |
26 |
«Ойстер-крик-2» (США) |
12 |
"Мияма-2" (Японія) |
27 |
«Палисейдес» (США) |
13 |
"Муцу" (Японія) |
28 |
«Сан-онофр-1» (США) |
14 |
"Мэйн-Янки" (США) |
29 |
"Шиппингпорт" (США) |
15 |
"Оббригейм" (ФРН) |
30 |
"Салем-2" (США) |
Таблиця 1.2 - Технічні характеристики циліндричних стержневих твелів водо-водяних реакторів з водою під тиском із сердечником з UO2 [1]
Назва реактора (країна) |
Сердечник |
Оболонка |
Максимальне лінійне енерговиділення, кВт/м (середня енергонапруження активної зони, 10-3 кВт/м3 ) |
Середнє (максимальне) вигорання, МВт · сут / кг |
||||
Діаметр (довжина), 10-3 м |
Збагачення 235U, % |
Максимальна температура, °С |
Матеріал |
Товщина, (товщина контактного шару), 10-3 м |
Максимальна температура, °З |
|||
"Шиппингпорт" (США) |
9,1 |
0,71 |
1400 |
Циркаллой-2 |
0,55(0,10) |
332 |
35,7 |
(4) |
BR-3 (Бельгія) |
7,6 |
3,7-4,4 |
2345 |
Нержавіюча сталь |
0,5 (0,1) |
343-360 |
38 |
(25) 7 |
"Сакстон" (США) |
9,93 |
5,7 |
2200 |
Циркаллой-4 Нержавіюча сталь |
0,59(0,2) 0,38(0,1) |
338-356 |
52,5 |
16(24) |
"Янки"(США) |
7,35 (2362) |
4,9-6,0 |
2155-2387 |
Те ж |
0,5-0,8 (0,1) |
343-350 |
34,4 |
31(46) |
"Савана" (США) |
10,6 (1680) |
4,2-4,6 |
2010-2440 |
Те ж |
0,89 (0,18) |
335 |
31,7 |
7,3 (12) |
"Индиан-Пойнт" CETR (США) |
10,5-6,4 (2500) |
4,2 |
2680 |
Нержавіюча сталь 0,08% В |
0,3-0,5 (0,1) |
318-329 |
42 |
22 (46) |
SELNI (Італія) |
9,78 |
3,25 |
1940 |
Нержавіюча сталь |
0,38(0,1) |
345 |
34,4 |
9 (18) |
"Отто-Ган" (ФРН) |
9,5 |
4 |
2000 |
Сг, Ni, Мо Циркаллой |
0,4 |
281 |
(33) (50) |
7,26 |
"Муцу" (Японія) |
8,9 |
3,2-4 |
1770 |
Нержавіюча сталь |
0,4 |
332 |
(35,5) |
5,0 |
"Нововоронеж-5" (СРСР) |
9,1(2500) |
3,3-3,4 |
2200-2500 |
Сплав Zr + 1% Nb |
— |
— |
— |
26(40) |
"Фессенгейм" (Франція) |
10,7(3660) |
3,35 |
— |
Циркаллой-4 |
0,62 |
— |
— |
31,5 |
"Салем-1" (США) |
9-11 |
2,2-3,2 |
2450 |
Циркаллой |
1,0 |
347 |
— |
21,8 |
"Салем-2" (США) |
9-11 |
2,2 - 3,2 |
2450 |
Циркаллой-4 |
0,6 |
347 |
— |
21,8 |
"Дональд-кук-1" (США) |
9-11 |
2,7 |
2260 |
Те ж |
0,6 |
355 |
— |
12 |
"Дональд-Кук- 2" (США) |
9-11 |
2,2 |
2260 |
Те ж |
0,6 |
355 |
— |
12 |
"Мэйн-Янки" (США) |
10-13 |
1,8-3 |
2376 |
Те ж |
0,8 |
348 |
— |
30 |
"Арканзас-1" (США) |
10-15 |
3,1 |
2240 |
Те ж |
0,7 |
352 |
— |
28,2 |
"Джина-1" (США) |
9 |
3 |
2120 |
Те ж |
1,0 |
347 |
— |
12 |
"Бецнау-1" (Швейцарія) |
9-10 |
3,5 |
2187 |
Циркаллой |
0,6 |
347 |
— |
31,5 |
"Сорита-1" (Іспанія) |
9-10 |
3,5 |
2187 |
Те ж |
0,6 |
347 |
— |
28 |
"Мияма-2" (Японія) |
9-11 |
2,4-3,5 |
2337 |
Циркаллой-4 |
0,6 |
347 |
— |
- |
KKS (ФРН) |
9 |
3 |
2337 |
Циркаллой-4 |
0,7 |
347 |
— |
(31) |
"Нововоронеж-1 " (СРСР) |
8,8(2505) |
2 |
2200-2500 |
Сплав Zr +1% Nb |
0,6 |
— |
50 |
15 |
"Нововоронеж-2, 3" (СРСР) |
7,55(2420) |
2,4-3,6 |
2200-2500 |
Те ж |
0,65 |
— |
50 |
20,28 |
"Индиан-пойнт-2" (США) |
10,8 |
3,2 |
— |
Циркаллой |
0,6
|
348 |
— |
14(27) |
"Кальмар" (Швеція) |
9,4 |
— |
— |
Циркаллой |
0,44 |
290 |
— |
- |
SENA (Франція - Бельгія) |
9,0 |
2,9 - 3,75 |
— |
Нержавіюча сталь |
0,38 |
339 |
(69) |
17(26) |
"Хаддам-Нэк" (США) |
— |
3-4 |
2100 |
Нержавіюча сталь |
0,42 |
344 |
— |
30 |
"Оббригейм" (ФРН) |
10,5(290) |
2,8-3,1 |
1820 |
Циркаллой-4 |
0,7 |
347 |
— |
25—31 |
"Библис-А" (ФРН) |
— |
2,56-3 |
2750 |
Циркаллой |
0,73 |
347 |
(20) |
31,5 |
«Сан-онофр-1» (США) |
10,1 |
3,15-4 |
2160 |
Нержавіюча сталь |
0,47 |
342 |
15 |
13,8 |
«Палисейдес» (США) |
9-11 |
1,8-2,7 |
2440 |
Циркаллой-4 |
0,6 |
389 |
— |
22 |
«Ойстер-крик-2» (США) |
9 |
2,9 |
2293 |
Циркаллой-4 |
0,7 |
345 |
— |
28 |
Таблиця 1.3 - Характеристики касет з тепловиділяючими елементами водо-водяних реакторів з водою під тиском [1]
Назва реактора (країна) |
Кількість, шт. |
Розмір, м |
Матеріал робочої частини каналу |
||||||
зборок у касеті |
твелов у зборці |
твелов у касеті |
зовнішній діаметр (діаметр вписаної окружності шестикутника) |
Загальна довжина |
Довжина активної зони (зборки) |
Товщина стінки труби-чохла, 10-3 |
Крок ґрат твел, 10-3 |
||
Нововоронезька АЕС (СРСР): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВВЭР-210 |
1 |
90 |
90 |
(0,144) |
3,200 |
2,505 |
2 |
14,3 |
Цирконієвий сплав |
ВВЭР-365 |
1 |
120 |
120 |
(0,144) |
3,200 |
2,420 |
2 |
12,2 |
Цирконієвий сплав |
ВВЭР-440 |
1 |
126 |
126 |
(0,144) |
3,200 |
2,420 |
1,5 |
12,2 |
Цирконієвий сплав |
"Янки" (США) |
— |
305 |
— |
0,190х0,190 |
2,970 |
2,34 |
— |
10,8 |
Нержавіюча сталь |
"Индиан-Пойнт" (США) |
6 |
206 |
1212 |
0,190х0,190 |
3,350 |
2,440(0,419) |
3,94 |
9,72 |
Цирколлой-2 |
"Савана" (США) |
4 |
41 |
164 |
0,255х0,255 |
2,290 |
1,675 |
— |
24,80 |
Нержавіюча сталь |
"Шиппингпорт" (США) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
активна зона |
4 |
15-19 |
— |
0,140х0,140 |
— |
1,800 |
51 |
— |
- |
зона відтворення |
7 |
120 |
840 |
0,142х0,142 |
2,790 |
1,800(0,25) |
2,4 2,8 |
— |
Цирколлой-2 |