Заключение

В ходе выполнения курсовой работы был выполнен нейтронно-физический расчет водо-водяного энергетического реактора.

Были произведены расчеты на начало кампании для «холодного» и «горячего» реакторов, а также на конец кампании для «горячего» реактора при трех вариантах обогащения. На основе расчетов были построены зависимости коэффициентов размножения в бесконечной среде и эффективных коэффициентов размножения от обогащения изотопом U²³⁵ для каждого из вышеуказанных состояний реактора. С помощью полинома второй степени было найдено рабочее обогащение, которое составило , что меньше, чем у референтных ВВЭР (3,5 – 4%), однако, если увеличить число перегрузок до n = 5, то рабочее обогащение увеличится до значения

Рисунок 7 – Зависимость при

Анализируя зависимости коэффициентов размножения при различных обогащениях, можно сделать вывод, что при увеличении обогащения они будут увеличиваться. Это связано с ростом делящегося материала и соответственно нейтронного потока. Для «горячего» реактора на конец кампании коэффициент наименьший, что объясняется потерей реактивности на шлакование, стационарное отравление ксеноном и самарием.

Рисунок 8 – График зависимости

Эффективный коэффициент размножения отличается от коэффициента размножения нейтронов в бесконечной среде тем, что учитывает геометрию активной зоны, т.е. учитывает явление утечки нейтронов при диффузии и замедлении.

Эффективный выход (число быстрых нейтронов, образованных при поглощении теплового нейтрона) увеличивается с повышением обогащения, потому что растет масса делящегося вещества, это приводит к увеличению числа актов деления. Стоит отметить, что в конце кампании эффективный выход значительно снижается вследствие уменьшения количества ядер делящегося вещества, но практически не зависит от температуры.

Рисунок 9 – График зависимости

Коэффициент размножения на быстрых нейтронах μ не зависит от обогащения топлива. Он определяется геометрией твэла, концентрацией ²³⁸U и шагом решетки. Также на графике можно заметить, что μ зависит от состояния реактора. Так как плотность замедлителя уменьшается с ростом температуры, падает концентрация ядер замедлителя. Меньшее число нейтронов достигает тепловой энергии, коэффициент размножения на быстрых нейтронах увеличивается.

Рисунок 10 – График зависимости

Вероятность избежать резонансного захвата φ незначительно увеличивается при увеличении обогащения. Это связано с изменением концентрации изотопа U²³⁸ в составе топлива. При увеличении температуры φ уменьшается, так как плотность замедлителя становится ниже, а значит, и его концентрация падает. Это приводит к увеличению числа нейтронов, которые попадают в область резонансных энергий и, как следствие, снижению вероятности избежать резонансного захвата.

Рисунок 11 – График зависимости

Из рисунка 12 видно, что с ростом обогащения коэффициент использования тепловых нейтронов растёт с в связи с уменьшением относительного вредного поглощения. Помимо этого, увеличивается макросечение поглощения в зоне топливного блока, что приводит к росту коэффициента использования тепловых нейтронов. График зависимости от обогащения в случае «горячего» реактора на конец кампании носит более резкий характер изменения.

Рисунок 12 – График зависимости