3.2 Mcnp-моделирование реактора ввр-к
MCNP-геометрия реактора ВВР-К с твэлами 19%-го обогащения
Как показано на рисунках 3.1 и 3.2, реактор ВВР-К в среде MCNP был смоделирован следующим образом. Активная зона (AЗ), содержащая ядерное топливо, это цилиндр с радиусом 20 см и высотой 60 см. За зоной следует цилиндрический бериллиевый отражатель толщиной 12 см и обечайка. Алюминиевая обечайка имеет толщину 0,7 см. Между отражателем и обечайкой имеется слой воды толщиной 3 см. Вся зона вместе с отражателем находится в водяном баке радиуса 115 см. Толщина алюминиевых стенок водяного бака – 5 см. После водяного бака стоит защита в виде чугунного цилиндра толщиной 15 см.
Для выполнения задач дипломной работы для расчетов моделировались только два горизонтальных канала: один радиальный (ГРК) и сквозной касательный. Сквозной касательный канал (ГСКК) (внутренний диаметр 19,6 см) проходит под радиальным горизонтальным каналом, и почти касается надетой на него полуцилиндрической свинцовой защитой толщиной 5 см боковой стенки бака, в котором находится активная зона. Вне водяного бака, в бетоне, касательный канал расширяется (в обе стороны) трубами 32 cм.
Весь реактор окружен бетонной защитой толщиной почти в два метра.
Бериллиевый отражатель
Чугунная защита
ГРК-1
Вода
Бетон
Активная зона
Рисунок 3.1 MCNP-модель ИР ВВР-К: вертикальное сечение.
Активная зона
Дефлектор
ГСКК
Рисунок 3.2 MCNP-модель ИР ВВР-К: горизонтальное сечение.
Моделирование состава активной зоны
В отличие от реальной активной зоны реактора ВВР-К, АЗ в нашей модели – гомогенная, и состоит из следующих веществ: воды, алюминия и оксида урана (IV). Обогащение по U235 составляет 19,7 %. Объем АЗ составляет 75,36 л, причем 54 % этого объема составляет вода, остальное – алюминиевая оболочка и ядерное топливо в виде топливной композиции, в которой в качестве ураносодержащего вещества применяется оксид урана (IV), а в качестве дополнительного компонента используется алюминий. Оставшаяся после воды часть объема активной зоны распределяется между оболочкой и топливной композицией примерно поровну. Объемная доля топлива UO2 в композиции составляет 31,7 %, следовательно, остальное приходится на алюминий.
Таблица 3.1
Состав гомогенной модели активной зоны реактора
Вещество |
Объем, л |
Масса, кг |
Плотность ядер, ядер∙бн-1 ∙см-1 |
H2O |
40,69 |
40,69 |
0,054 |
Al |
29,175 |
78,77 |
0,023 |
UO2 |
5,495 |
60,28 |
0,006 |
Итого: |
75,36 |
179,74 |
0,083 |
Последняя колонка этой таблицы – это данные, которые были введены во входной файл программы МСNР.
4 Практическая часть
4.1 Сравнение данных экспериментов 1971-1977 г. C расчетами в среде mcnp с гомогенной моделью активной зоны с твэлами ввр-ц 36 %-го обогащения
Гомогенная модель гетерогенной активной зоны реактора ВВР-К была применена в данной работе для расчетов характеристик нейтронных полей в экспериментальных каналах вне активной зоны, где спектры нейтронов формируются в основном их замедлением в окружающей воде и, следовательно, можно ожидать, что они будут близки к реальности. Единственные экспериментальные данные на ВВР-К, на которых можно проверить это утверждение, это измерения 70-х годов на источниках УХН, размещавшихся в радиальном и сквозном каналах.