МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт – Энергетический институт

Направление – Атомные электрические станции и установки

Кафедра – Атомные и тепловые электростанции

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОПЛИВА »

Индивидуальное домашнее задание №3

по курсу «Физика ядерных реакторов»

Вариант № 26

Выполнил студент гр.5001 Старовойтов Н.М.

Подпись, дата

Проверил Кузьмин А.В.

Подпись, дата

Томск – 2014

1. Выбор реактора-прототипа

Таблица №1

Исходные данные к расчету урано-водной решетки

№ варианта	Qт, МВт	dтвэл, мм	а,мм	Тип решетки	Вид топлива	С5, %	Тср, 0С	Рвых, МПа	Толщина оболочки твэл
26	2029,5	12	15	Т		2,6	50	12,5	0,6

Все необходимые для расчета данные возьмем из индивидуального задания №2. В качестве прототипа возьмем реактор ВВЭР–1000. Для дальнейшего расчета необходимо рассчитать энергонапряженность активной зоны, которая соответствует нашей тепловой мощности и количеству ТВС, взятому из прототипа. Полученная энергонапряженность должна попасть в интервал 75 – 110 МВт/м³. Следует учесть, что малому обогащению топлива соответствует малая энергонапряженность для достижения достаточно долгой работы реактора между перегрузками, также решетка твэлов очень разреженная.

Некоторые характеристики реактора ВВЭР–1000:

Общее число мест (n_мест) – 331;

Число ТВЭЛов (n_твэл) – 312;

Число ПЭЛов (n_пэл) – 18;

Центральные каркасные трубки (далее ЦКТ) (n_д) – 1;

Толщина оболочки ( ) – 0,6 мм;

Толщина водяного зазора между ТВС ( ) – 2 мм;

Размер ТВС под ключ (S_ключ) – 234 мм;

В индивидуальном задании №2 для заданной решетки твэлов получено:

Общее число мест (n_мест) – 331;

Число ТВЭЛов (n_твэл) – 312;

Число ПЭЛов (n_пэл) – 18;

Центральные каркасные трубки (далее ЦКТ) (n_д) – 1;

Толщина оболочки ( ) – 0,6 мм;

Толщина водяного зазора между ТВС ( ) – 2 мм;

Размер ТВС под ключ (S_ключ) – 296 мм;

Температура теплоносителя для ВВЭР 1000 составляет:

на входе Т_вх = 289 ºС;

на выходе Т_вых = 320 ºС;

Давление теплоносителя Р = 12,5МПа Т_нас = 327.8ºС , т.е. запас по температуре до кипения недостаточен, по давлению теплоносителя ориентируемся на реактор ВВЭР 440.

Температура теплоносителя, взятая из [3]:

на входе Т_вх = 269 ºС; на выходе Т_вых = 300 ºС;

Найдем объем активной зоны, приняв энергонапряженность равной 75 МВт/м³:

Найдем количество ТВС:

_{На один сантиметр высоты приходится обьем ТВС}

=3530мм, ориентируясь на ТВС ВВЭР 1000 [2].

Эквивалентный диаметр активной зоны

= =3,13м

Рис.1. Активная зона с тетрагональной решеткой

Уточняем объем активной зоны и энергонапряженность:

Рассчитанная энергонапряженность с учетом малого обогащения топлива и разряженной решетки незначительно отличается от оптимальный интервал значений. Поэтому принятое число ТВС считаем верным.

Расчет эффективной температуры топлива в общем случае требует численного решения многомерной задачи. Для оценки эффективной температуры топлива в стержневых твэлах можно воспользоваться полуэмпирической формулой: ,

где максимальная температура на поверхности топливного стержня,

максимальная температура в центре топливного стержня.

Не учитывая выделения тепла в замедлителе, найдем средний по реактору поверхностный тепловой поток или поверхностный тепловой поток в кассете средней мощности: