САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПЕТРА ВЕЛИКОГО

Институт Энергетики

Высшая школа атомной и тепловой энергетики

Курсовая работа

По дисциплине «Кинетика ядерных реакторов»

Нейтронно-физический расчет активной зоны гетерогенного реактора с отражателем

Работу выполнил:

Студент гр. 3231401/20101 А.С. Школьников

Преподаватель В.Ю. Каминский

Санкт-Петербург

2025

Задание на выполнение курсовой работы

студенту группы 3231401/20101 Школьникову А.С.

1. Тема работы: Нейтронно-физический расчёт активной зоны гетерогенного реактора с отражателем

2. Срок сдачи студентом законченной работы: 03.12.2025

3. Исходные данные к работе: ядерное топливо – диоксид урана (UO₂); замедлитель (теплоноситель) – вода (H₂O); материал оболочки твэл – Сплав Zr + 1%Nb; тепловая мощность реактора Q_p=741 МВт; средняя удельная энергонапряженность активной зоны q_v = 49 МВт/м³; кампания реактора Тр = 7250 часов; средняя темпера-тура теплоносителя t = 292 °C; средняя температура ядерного топлива t_U = 898 °C; давление теплоносителя Р = 14,4 МПа; толщина чехла ТВС b_к = 0 мм; относительная доля перфорации чехла ТВС а = 1; наружный/внутренний диаметр оболочки твэла d_тв/d_к = 9,1/7,8 мм; диаметр топливной таблетки d_f = 7,6 мм; шаг решетки твэлов S_тв = 12,75 мм; межкассетный зазор b_мк = 3,65 мм; соотношение высоты и диаметра активной зоны Н/ D = 1; размер по граням ТВС («под ключ») h_k = 235,1 мм; число диагональных твэлов в ТВС m = 21; число поглощающих стержней (ПЭЛ) в кластере n_р = 18; внешний диаметр/толщина направляющих ПЭЛ d_p/b_p = 12,6/0,85 мм; внешний диаметр/ толщина центральной трубки в ТВС d_ц/b_ц =13/1 мм; число перегрузок топлива n = 3.

4. Содержание пояснительной записки: 1. Титульный лист. 2. Содержание. 3. Введение. 4. Цель и задачи работы. 5. Исходные данные. 6. Описание расчётного алгоритма и используемых уравнений в соответствии с требованиями методических указаний. 7. Определение основных характеристик ТВС и элементарной ячейки. 8. Расчёт холодного и горячего реактора на начало кампании; горячего реактора на конец кампании; расчёт обогащения ядерного топлива, его загрузки и глубины выгорания, расчёт концентрации борной кислоты на начало кампании холодного реактора 9. Анализ результатов. 10. Список использованной литературы. 11. Приложение: (графический материал).

5. Перечень графического материала: 1. Эскиз поперечного сечения твэл. 2. Эскиз эквивалентной двухзонной ячейки. 3. Эскиз поперечного сечения рабочего канала (ТВС). 4. Эскиз ТВС в сборе (продольный, поперечный разрезы). 5. Эскиз решётки рабочих каналов (ТВС) в активной зоне. 6. График зависимости К_эф от обогащения топлива в координатах температуры и времени с начала кампании.

6. Руководитель: доцент, к.т.н. Каминский В. Ю.

7. Дата получения задания: «10» сентября 2025 г.

Руководитель В. Ю. Каминский

доцент, к.т.н.

Задание принял к исполнению А.С. Школьников

Содержание

Y

Введение 5

1. Цель и задачи работы 7

2. Исходные данные 8

3. Алгоритм оценочного нейтронно-физического расчета ВВЭР 9

4. Расчет геометрических параметров 10

5. Определение макроскопических сечений 17

6. Нейтронно-физический расчет холодного реактора на начало кампании 27

6.1. Расчет макроскопических сечений 27

6.2. Расчет коэффициента размножения в бесконечной среде 30

6.3. Расчет эффективного коэффициента размножения 34

7. Нейтронно-физический расчет горячего реактора на начало кампании 37

7.1. Расчет макроскопических сечений 37

7.2. Расчет коэффициента размножения в бесконечной среде 38

7.3. Расчет эффективного коэффициента размножения 40

8. Нейтронно-физический расчет горячего реактора на конец кампании 43

8.1. Расчет изменения изотопного состава эквивалентной ячейке 43

8.2. Особенности расчета эффективного коэффициента размножения на конец кампании 48

8.3. Расчет глубины выгорания топлива 52

8.4. Определение рабочего обогащения топлива 52

9. Определение количества механических СУЗ 54

10. Определение концентрации борной кислоты 58

10.1. Цель и задачи 59

10.2. Алгоритм расчета 59

Заключение 62

Список литературы 67

Приложение 1 68

Приложение 2 72