Водо-уранового соотношение:

Увеличение водо-уранового отношения: приводит к улучшению размножающих свойств ТВС, правда при некотором снижении абсолютного  коэф. по т/н. В холодном состоянии а.з. водо-урановое отношение составляет VН₂О/VUO₂ = 2,05. (на _НОМ оно снижается до 1,80). С точки зрения достижения максимально возможного эффективного коэффициента размножения оптимальным является величина водо-уранового отношения VН₂О/VUO₂  2,5. Однако, в силу использования борного регулирования применение такого отношения невозможно в связи с появлением положительного -ного эффекта реактивности по т/н.

Бор - жидкий поглотитель

Скорость изменения  при изменении массовой кон­цен­трации бора в т/н характеризуется бор­ным коэф. :

_В = d /dC_В,

где c_В - массовая концентрация бора в т/н, г/кг.

Массовая концентрация борной кислоты связана с массо­вой концентрацией бора соотношением:

C_H3B03=5,72C_B,

Борный коэффициент реактивности зависит от  т/н.

Коэф.  по массовой концентрации борной кисло­ты:

_В = d /dC_H3B03,

В альбомах НФХ фигурирует именно эта цифра.

Эффективность H₃BO₃ = 1,61,75 % г/кг.

Весь запас  невозможно скомпенсировать только H₃BO₃, так как некоторые процессы, требуют быстрого вы­свобождения или компенсации . Эта часть запаса  ком­пенсируется ОР. Эффективность группы ОР зависит от того, в каком месте а.з. они находятся: чем  плотность по­тока n, тем эффективнее поглотитель n^-. В связи с неравномерностью поля n^- по высоте а.з. эффектив­ность одного сантиметра перемещения группы ОР а.з. - перемен­ная величина. Для расчета пускового положения группы ОР и ряда других задач необхо­димо знать, как связано поло­жение групп ОР с запасом , который скомпенсирован ими. Эту связь устанавливают дифференциальная и интеграль­ная характеристики группы ОР.

Эффективность ор

Дифференциаль­ная эффективность группы ОР

d /dН = f(H_{группы ОР}),

- характеризует эффективность единицы длины группы ОР в зависимости от ее положения в актив­ной зоне.

Интегральная эффективность группы ОР

 = f ( H_{группы ОР} )

описывает зависимость изменения  при перемещении группы по высоте а.з.. Интегральная эффектив­ность группы ОР соответствует , которая высвобожда­ется при подъеме группы от НКВ до ВКВ, или, что то же самое, , которая по­глощается при погружении ее от верхнего до НКВ. Следо­вательно: При этом в процессе подъема группы ОР от НКВ до положения, при котором ЯР становится критическим, высвобож­дающаяся  не изменяет состояния ЯР, и он ос­тается подкритическим. Значение , высвобожденной при пере­мещении группы ОР от НКВ до критического поло­же­ния, называется запасом подкритичности данной группы ОР. Реактивность, которая может быть высвобождена при подъеме груп­пы АРК из критического положения до ВКВ, составля­ет запас , скомпенсированный данной группой:

Эффективность всех групп ОР в течении кам­пании воз­растает, из-за уменьшения доли n^-, поглощающихся в топ­ливе (по от­ношению к поглощению n^- в поглотителе ОР) по мере выго­рания ²³⁵U в процессе энерговыработки и в связи с отсутствием бора в замедлителе. В практике возникает необходимость работы только с интегральными характери­стиками 12-х последних, групп ОР.

Характеристика рабочей группы ОР определяется при нахождении остальных групп на ВК. Полная эффективность всех групп ОР не равна  эффективностей отдельно взятых групп. Причиной этого является интерференция регулирую­щих ОР, т.е. взаимное влияние эффективности одного стержня на эффективность других, находящихся в а.з..

Активная зона (ТОБ)

В ЯР с тепловой мощностью 3000 МВт критическая загрузка составляет 1,2 тонны, в то время как общая масса загруженного топлива составляет около 80 тонн.

Эффективность АЗ выбрана исходя из необходимости компенсации быстрых изменений , выделяющихся при останове ЯР с _НОМ и обес­печения начальной подкритичности в горячем состоянии при   280 не ниже минимально требуемого значения, равного 0,01, с учётом несрабатывания одного наиболее эффективного ПС СУЗ, ис­пользования оперативного запаса на регулирование и выравнивание поля ЭВ. Эффективность АЗ снижается с к концу компании.

ТОБ: Кол-во ПС СУЗ в группе выбрано так, чтобы ее max дифферен­циальная эффективность не превышала 0,035 эфф/см и, соответ­ственно, могло быть выполнено требование ПБЯ-РУ-АС-89 на ско­рость введения  при извлечении группы (меньше 0,07 эфф/с, где эфф - эффективная доля запаздывающих нейтронов). (Эффективность рабочей группы, т.е. эта группа должна обеспе­чить достаточную скорость разгрузки ЯР при отключении одного ГЦН без  на выходе а.з..)

Максимальная скорость введения положительной :

эфф при этом  0,0068, реально – меньше и зависит от компании.

Поглощающие возможности системы борного регулирования вы­браны из необходимости компенсации полного запаса  в холодном состоянии блока и создания подкритичности не менее 0,05 () без учета ПС СУЗ. Этому условию удовлетворяют концентрации бора в т/н 2,8 г/кг, что соответствует 16г/кг H₃BO₃.

Эффекты и запасы реактивности в сопоставлении с рас­полагаемой эффективностью ПС СУЗ. (%,). ТОБ.
1.Полный запас реактивности активной зоны	21,3
2. Запас реактивности на выгорание	9,5
3. Эффект , выделяющийся при изменении  а.з. от 306( НОМ) до 20.	7,5
4. Эффект отравления ксеноном	2,4
5. Эффект отравления самарием	0,6
6. Быстро выделяющиеся эффекты  при останове ЯР с НОМ:	3,6
6.1. Эффект снижения температуры т/н.	1,3
6.2. Доплер-эффект	2,1
6.3. Паровой эффект	0,2
7. Оперативный запас регулирования	0,5
8. Эффективность наиболее эфф. ПС СУЗ	0,8
9. Минимальная начальная подкритичность	1,0
10. Требуемая полная эффективность АЗ	5,9
11. Располагаемая полная эффективность (min)	6,2

Активная зона обеспечивает выполнение требований:

1. Не превышение допустимых пределов повреждения оболочек ТВЭЛ;

2. поддержание требуемой геометрии и положения ТВЭЛ и ТВС в ЯР;

3. возможность осевого и радиального расширения ТВЭЛ и ТВС при -ных и радиационных воздействиях, , взаимодействия топливных таблеток с оболочкой;

4. прочность при воздействии механических нагрузок;

5. вибpостойкость при воздействии потока т/н, с учетом перепада и пульсации , нестабильности потока, вибраций;

6. стойкость материалов против коррозионных, электрохимических,

тепловых, механических и радиационных воздействий;

7. не превышение проектных значений  топлива и оболочки;

8. отсутствие кризиса т/о обмена в проектных режимах;

9. стойкость СУЗ от воздействия нейтронного потока, ,  и из­менения , износа и ударов, связанных с перемещениями;

10. возможность размещения внутри ТВС датчиков ВРК;

11. взаимозаменяемость свежих, частично и выгоревших до необхо­димой глубины ТВС и ПС СУЗ путем унификации раз­меров;

12. выполнение критериев аварийного охлаждения а.з.:

- предотвращение pасплавления топлива;

- сведение к минимуму реакции между металлом и водой;

- перевод а.з. в подкритическое состояние его поддержание её там;

- возможность после аварийного расхолаживания а.з.;

Для режимов НУЭ и ННУЭ кол-во ТВЭЛ с газовой не плотностью не должно превышать 1% от их полного числа, а количество не герметичностью типа "прямой контакт т/н-топливо"  0,1%.

Критерием допустимости установленных пределов по­вpеждаемости ТВЭЛ является величина активности воды 1K.

Для аварийных ситуаций установлены следующие пределы по­вреждения ТВЭЛ: -  оболочек ТВЭЛ  1200; - локальная глубина окисления оболочек ТВЭЛ не более 18% от первоначальной толщины стенки; - доля прореагировавшего циркония  1% его массы в а.з.;

Работа на  между перегрузками обеспечивается за счет еже­годной подпитки свежими ТВС с обогащением 4,4%. ТВС с топливом 4,4% обогащения загружаются вместе с СВП. После одного года ра­боты при очередной перегрузке СВП удаляются из а.з.

Для образования критической массы достаточно иметь 4-е ТВС с обогащением 4,4%.

Активная зона. НФХ (ТРБ)

Проектные коэффициенты запаса по НФХ:

 Коэффициент учитывающий отличие ЭВ в max напряжён­ной ТВС от среднего значения по а.з. Kq = 1,35.

 … неравномерность по высоте а.з. K = 1,49.

 Эффективность рабочей группы не менее 0,50,9K/K.

 Эффективность АЗ на любой момент компании:

 РУ, %	МКУ	40	50	70	100
Эфф. АЗ, %	3,0	4,2	4,6	4,8	5,0
Эфф. АЗ, НФХ13	6,33	После УРБ и РОМ = 5,4			6,76

 Минимальная подкритичность (_=260280, ОР все вверху, без учёта одного наиболее эфф.) = 0,01 (1%)K/K.

 Стояночная С_БОР – на 1 г/кг больше концентрации, обес­печивающей подкритичность = 0,02 (2%)K/K.

 Коэффициенты реактивности во всём диапазоне  РУ:

Коэффициент реактивности
По  топлива, 10-5 (K/K)/гр.С	- 2,0…- 3,2
По  теплоносителя, 10-4 (K/K)/гр.С	- 0,36…- 7,4
По  плотности т/н, 10-3 (K/K)/(г/см3)	+ 0,3…+ 3,4
По мощности, 10-6 (K/K)/МВт	- 5,0…- 8,0

 Запас до кризиса теплоотдачи по тепловому потоку - 1,19.

 max  топлива в ТВЭЛ = 1690.

 max  оболочки ТВЭЛ = 350.

  на входе в реактор по любой петле -  2862.

_ - max отрицательный в конце компании.

НФХ.

4-х годичная загрузка используется только на ХАЭС. Это “рацпредложение“ – рекорд по полученным $. Суть: ППР всегда д/б летом, при наличии 1-го блока (3-х годичная компания короче 4-х годичной). Цена этому: Повышенная  1K, дозовая нагрузка персонала…

Альбом НФХ - погрешность расчетов “БИПР-7”: критиче­ская C_БОР 3%, эффективность ПС 10%,  повторной кри­тичности 15.

Особенности 13-ой компании: по периферии установлено 24 ТВС 4,4% не профилированных и 18 шт. профилированных. Длительность компании 227 суток. 19 группа ОР – утяжелённые ПС СУЗ с наконечниками из титаната диспрозия. Отравление ¹⁴⁹Sm = 0,755/0,646 нач./конец компании.  повторной критичности = 178. С_БОР критическая (10 гр. – 40%) = 8,26 (реально 7,85). Эффективность АЗ начало/конец компании: _НОМ = 6,76/6,75%; МКУ = 6,29/6,29; После УРБ = 5,4/5,2, а после доразгрузки РОМ = 5,37/5,11 [ = 1200 МВт, _ = 284].

Запрещается вывод РУ на   0,001%_НОМ и работа ЯР на  при “+” значениях коэффициента  по  т/н, которые возможны в начале работы топливных загрузок.

Минимально - допустимая С_БОР остановленного ЯР.

260 + 15 (запас до вскипания) = 275  _НАС  61 кг/см².

Сразу после АЗ (падение ОР) по ПБЯ и ТРБ подкри­тичность д/б  0,01 (1%)K/K или _ПОД  -1%, т.е. это до начала ввода бора.

1 кривая - условие для расхолаживания: стояночная С_БОР, превышающая на 1 гр/кг концентрацию обеспечивающую подкритичность - _ПОД  -2%, (во всём диапазоне ) без учёта погружённых ОР СУЗ в состоянии с max K_ЭФ. Рас­четная формула: С_БОР,= – 2,0710^-2  Т_ЭФ + 12, Хе=0, Sm=1.

2 кривая – из значения для кривой 1 вычесть (С_БОР =1 гр/кг), _  260, С_БОР,= – 2,0710^-2  Т_ЭФ + 10. Подкри­тичность  0,02 (2%)K/K.

3 кривая - _  260 при условии: ЯР будет выведен в кри­тику не позднее, чем ч/з 2 часа (время  ОР) после останова, или если будет выведен в критику в течении 24 часов (Xe), при условии, что он работал не менее 2-х суток до останова на   90%. Получена по формуле: С_БОР,= – 2,7610^-2  Т_ЭФ + 8. Подкри­тичность = 0,02 (2%)K/K.

АЗ. Динамика. Пример. Исходное состояние: _РУ = 100%; Т_ЭФ = 100 сут.; _ средняя = 302; C_БОР = 4,8 г/кг; Sm, Xe – отравление стационарное; H₁₀ = 80%.

После останова ЯР происходит изменение величины влияния различных эффектов на  а.з. В началь­ный момент происходит высвобождение  за счет мощно­стного эффекта и  _СР а.з. В дальнейшем происходят процессы образования распада ¹³⁵J, ¹³⁵Xe, ¹⁴⁹Pm, что в свою очередь вызывает изменение . Т.е., вели­чина критической С_БОР при выводе ЯР в критическое со­стояние после A3 существенно зависит от интервала вре­мени, прошедшего после А3.

01 – срабатывание АЗ, -   7,5%;

12 – мощностной (доплер) эффект, +  1,5%;

23 – температурный, _средней с 302 до 278, -  0,3%;

34 – ввод бора в соответствии с графиком (3-я кривая), требуемая С_БОР = 5,5 г/кг, - = 0,8%;

45 – выяснение, устранение причин срабатывания АЗ, продолжается отравление ЯР;

56 – подъём ОР СУЗ  2,5 часа, + = 6,5% (уменьшение  по сравнению [01] в связи с _средней с 302 до 278 и положением 10-ой группы – было 80%, стало 40%;

67 – водообмен, F = 30 т/ч, /  0,75% в час;

78 – водообмен, F = 10 т/ч, /  0,25% в час;

FAQ:

Концентрация H₃BO₃ = 16 г/кг соответствует концентрации бора (⁵B) = 2,8 г/кг, [С(H₃BO₃) = 5,72 С(⁵B)] и при _  20 соответствует подкритичности = 5% без ОР СУЗ.

Эффективность H₃BO₃  с _ТЭФ (из-за  n^– потока в конце компании) = 1,61,75 % г/кг, т.е. моментальное  С_БОР на 1 г/кг приведёт к “глушению” ЯР (эффект. 10-ой гр.  0,60,7%).

Условие управления ЯР:  _ЭФ или   60 сек.   4055 сек  высвобождению   0,0015 за секунду.

_ЭФ   т.к. относительная утечка запаздывающих n^- (их энергия ближе к энергии деления) меньше чем утечка быстрых n^-.

Предел по высвобождению + = _ЭФ. По правилам ПБЯ - +  0,07_ЭФ, т.е. сделан запас на надёжность АРМ, РОМ, ПЗ и АЗ в 30%.

Критическое состояние ЯР – увеличение плотности по­тока n^- при стабильности периода его возрастания после ос­тановки РО СУЗ в определённом положении.

Застрявший ОР имеет эффективность целой группы.

Время работы ЯР:  = ^НАЧ – 0,036 T_{ЭФ.СУТ..}

Водообмен: 30 т/ч соответствует  0,75% в час (), 10 т/ч  0,25%, т.е. ~ за 7 часов можно выйти на МКУ.

_СРЕД n^- потока в течении компании постоянно , при тарировке АКНП, изменением коэффициентов её по­стоянно “снижают”, приводя в соответствие с тепловой .

Температура повторной критичности: ( - ниже которой ЯР становится критичным = 178 [НФХ №13]) - расчетная, при условиях: конец компании, С_БОР = 0,  ЯР = 0, ОР СУЗ в низу а.з. (кроме од­ного наиболее эффективного), отравления Xe и Sm – отсут­ствуют. Во всех остальных случаях – эта  - выше.

Физический вес, или компенсирующая способность, — это реак­тивность (), которую КС может скомпенсировать при введении в а.з. и соответственно высвободить при  из а.з. Физический вес всех КС должен компенсировать  расхо­дуемую на: на выгорание (с учетом воспро­изводства), шла­кование и стационарное отравление Sm; на стационарное и нестационарное отравление Хе; на “-”  и мощностной эффекты; возможное  _ЗАП за счет  эффекта; резервный _ЗАП; физический вес одного стержня АР; “+” и “-” выбеги , обусловленные ВП.

Дифференциальная характеристика КС — это зависи­мость эффективности 1 мм перемещения стержня от поло­жения его в а.з. _KC/H=f(H), т. е. изменение  при переме­щении стерж­ня на 1 мм в различных по высоте положениях. Дифф. хар-ка необходима для:

 определения допустимого шага  КС исходя из до­п. значения высвобождаемой  (_ДОП = 0,10,2%) и max эффективности КС по вы­соте;

 нахождения доп. скорости  КС исходя из до­п. скорости высвобождения .

В альбоме НФХ диф. характеристика - для оценки способности группы СУЗ на данном участке влиять на . Дифференциальная эффективность – скорость изменения .

Интегральная характеристика КС — это зависимость , которую компенсирует КС (эффективности погру­женной части КС), от глубины погружения его в а.з. и используется для расчета критического положения КС перед пуском ЯР, определения оставшегося _ЗАП в любой момент кампании, для оцен­ки оставшегося энергозапаса, оценки высвобож­даемой или компенсируемой  при перемещении КС на значитель­ное расстояние, определения подкритичности ЯР после его остановки, анализа поведения ЯР при возникновении неисправностей, с отдельными КС.

Шлакование- отравление ЯР продуктами деления. Все "продукты" делят на отравители (Xe и Sm) и шлаки. Отличие: сечение поглощения для шлаков ~ (3040)10^-24 см, у отравителей больше; равновесные концентрации Xe и Sm наступают относительно быстро. Mшл ~ = 1,23t. Потеря  растёт при накоплении шлаков, не достигая равновесной концентрации.

Отравление самарием: Sm, выход 1,1%. - не зависит от N, определяется только хар-ками а.з., Q, сечением деления и поглощения, выходом Рm - прометия. Равновесная конц. Sm, наступает ч/з ~ 20 сут,~ на 35-ый день - пик прометиевой ямы после ~ 40 эф. сут.~ - 0,755/0,646% - начало/конец компании.

Отравление ксеноном: выход 5,9%. - зависит от , сечения деления и поглощения, от выхода Xe и J. Равновесная концентрация ¹³⁵J (рождение = распаду), наступает ч/з ~ 40 часов (стац. работы), зависит от выхода йода, который в свою очередь определяется .  -  равновесная концентрация J и Xe, т.е. стационарное отравление Xe. Потеря  за счёт стац. отравления Xe после ~ 2-х суток ~ -4,8% (для обогащения 3,3%). После остановки ЯР или  , происходит временное ­  ядер Xe в следствии распада йода (который меньше выгорает при  ) или и соответствующее  запаса  которое называется йодной ямой. Глубина и длительность, время допустимой и вынужденной стоянки зависит от: 1. запаса  в момент остановки; 2.  ЯР до остановки; 3. времени работы на этой , если оно < 40 ч значит ещё не достигли стационарного отравления Xe.

Период Xe колебаний 610 ч. Вероятность возникновения тем больше, чем равномернее ЭВ. Колебания исключают снижением .

K_Q

Kq - коэффициент учитывающий отличие  ЭВ в ТВС, от среднего значения ЭВ по ТВС в а.з.. По ТРБ, Kq д/б  1,35 на любом уровне _РУ. Kq - требование по поддержанию радиального поля ЭВ или распределению поля ЭВ в ТВС по радиусу а.з., и связано с ограничением  “свежих” напряженных ТВС высокого начального обогащения (особенно при выходе на _НОМ в начале кампании). Контроль за Kq в переходных процессах, связанных со  РУ при опускании 10-ой группы ниже значений ТРБ, т.к. эти процессы "отдавливают" радиальное ПЭ на периферию а.з..

СВРК и ВМПО рассчитывают по формуле:

Kq = _ТВС / _{СРЕДНЕЕ ТВС}

_{СРЕДНЕЕ ТВС} = _РУ / 163,

_ТВС -  отдельных ТВС рассчитываются:

 по СВРК: для 64 шт. ТВС по  сигналам ДПЗ соответствующих сборок КНИ, для 95 шт. ТВС по сигналам от соответствующих ТП.

 по ВМПО: для всех 163 шт. ТВС по восстановленному рассчитанному полю ЭВ.

Часть периферийных ТВС остается без контроля и по ТП, и по ДПЗ. Поэтому ограничение по работе РУ без ВМПО, так как состояние некоторых кассет не контролируется.

Результирующие по Kq для СВРК смотри, на фрагментах: Ф3 - расчет Kq по ДПЗ для 7-и центральных и 3-х периферийных мощных ТВС с указанием номеров выбранных кассет. Ф4 - расчет Kq по ТП для семи центральных и трех периферийных мощных ТВС с указанием номеров выбранных кассет. Ф2 - картограмма, восстановленного на основании рассчитанных Kq, горизонтального профиля мощностей ТВС, т.е. радиального ПЭ. Не все ТВС имеют КНИ или ТП (и соответственно по ним не рассчитывается Kq ), по некоторым ТВС, имеющим и КНИ и ТП, Kq считается дважды - в этом случае следует ориентироваться на расчеты Kq по ДПЗ, т.к. они точнее.

Результирующие по Kq для ВМПО смотри, на фрагментах: Ф6 - расчет Kq по восстановленному ПЭ для 12-ти max напряженных ТВС. Ф9 - картограмма восстановленного на основании рассчитанных Kq, горизонтального профиля мощностей ТВС, т.е. радиального ПЭ, причем, в отличие от СВРК из фрагмента Ф9, в дальнейшем, можно выбрать и получить полную информацию по состоянию любой из 163 кассет.

K_R

В ТРБ и ТОБ РУ существует требование к max коэффициенту ЭВ в ТВЭЛ по радиусу а.з.: K_R = 1,50. K_R рассчитывается по формуле:

K_R = Kq  K_K , где K_K - коэффициент неравномерности ЭВ в ТВЭЛах по радиусу ТВС. Однако, ни СВРК, ни ВМПО не рассчитывают K_R. Не превышение условий по K_R учитывается персоналом ЯФЛ на этапе проектирования очередных топливных загрузок.