Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет защиты реактора. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Здания и сооружения тепловой и атомной энергетики, безопасность ТЭС и А
.pdf
Таблица 7
2
1
–
1
А
2
Материал защиты
1
–
Железо Алюминий
1
А
0,5 10,0 0,0948 0,0120 — — —
1,0 8,0 0,0895 0,0400 8,0 0,110 0,044
2,0 5,5 0,0788 0,0700 5,5 0,082 0,093
3,0 5,0 0,0740 0,0750 4,5 0,074 0,116
4,0 3,75 0,0750 0,0820 3,8 0,066 0,130
6,0 2,9 0,0825 0,0750 3,1 0,064 0,152
8,0 2,35 0,0853 0,0546 2,3 0,062 0,150
МэВ
Энергия
Коэффициенты для расчета дозового фактора накопления гамма-излучения в железе и алюминии
10,0 2,0 0,0950 0,0116 2,2 0,060 0,128
гамма-квантов,
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТЫ
Расчет толщины защиты осуществляется по полученной зависимости суммарной мощности эквивалентной дозы от толщины защиты, исходя из проектной (допустимой) мощности эквивалентной
дозы.
Величина проектной мощности эквивалентной дозы зависит от
назначения помещения, категории облучаемых лиц и длительности
их облучения. При пребывании персонала вблизи защиты в течение
1700 ч в год и
предельной годовой эквивалентной дозе (пределе дозы) 20 мЗв/год согласно НРБ-99/09 величина допустимой мощности
эквивалентной дозы при коэффициенте запаса, равном 2, составит
доп
Д
=
20
1700 3600 2
63
1,67 10 1,67 10
.мЗв/смкЗв/с
Рассмотрим возможные случаи определения толщины защиты:
В случае если при
ной дозы меньше или равна 1,6710
х = 200 см суммарная мощность эквивалент-
–3
мкЗв/с, толщину защиты мож-
но определить непосредственно из результатов расчетов. При этом
толщина защиты определяется либо приближенно графически по
ординате пересечения графика суммарной мощности дозы излучений с линией, параллельной оси
пустимой мощности эквивалентной дозы Д
бо аналитически по формуле
ln Д / Д 200
x
защ
k — коэффициент, описывающий уменьшение суммарной мощ-
где
Х, проходящей через значение до-
доп
= 1,6710
сум
доп
200
k
,
k
–3
мкЗв/с, ли-
(22)
ности эквивалентной дозы и определяемый по формуле
сум сум
ln Д / Д
12
,kx
Д
сум
1
где
толщинах
логарифма мощности дозы (т.е. мощности дозы в логарифмическом
масштабе) от толщины защиты в интервале от
х — разность толщины защиты, х = х
сум
и
х
— суммарная мощность эквивалентной дозы на
Д
2
и х2, выбираемых так, чтобы х1 < х < х2 и зависимость
1
х
до х2 была линейна;
1
– х1.
2
22
x
В случае если даже при х = 200 см суммарная мощность эквива-
лентной дозы значительно выше допустимой мощности эквивалентной дозы, значения мощности доз следует экстраполировать в область большей толщины.
В случае если
бет выв
, а при незначительном вкладе мощно-
сти дозы внешнего гамма-излучения в суммарную мощность дозы
на толщине 160–200 см (менее 10 %) и в случае
траполяцию всегда можно делать по величине Д
бет выв
сум
в области толщи-
, эту экс-
ны 160–200 см, где зависимость мощности эквивалентной дозы от
толщины защиты в полулогарифмическом масштабе практически
линейна. При этом экстраполяцию можно делать либо графически,
продолжая линейно зависимость Д
сум
из области 160–200 см в об-
ласть большей толщины, либо аналитически по формуле
kx
e
сум
ДД ,
х
сум
200
e
k
200
сум
Д
где
толщине
сум
Д
и
— суммарная мощность эквивалентной дозы на
200
х > 200 см и х = 200 см соответственно;
k — коэффициент, описывающий уменьшение суммарной мощ-
х
ности дозы при
> 160 см, определяемый по формуле
сум сум
ln Д / Д
160 200
,kx
сум
здесь
толщине
Д
160
х = 160 и х
х — разность толщины защиты, х = 200–160 = 40 см.
Толщину защиты определяем либо графически по ординате пересечения линии аппроксимации суммарной мощности эквивалентной
дозы с линией, параллельной оси
допустимой мощности дозы Д
чески по формуле (22).
В случае если
суммарную мощность дозы на толщине
10 %, эту экстраполяцию следует проводить отдельно для
и
, определяя
Д
г.в
сум
Д
и
— суммарная мощность эквивалентной дозы на
200
= 200 см соответственно;
Х, проходящей через значение
доп
= 1,6710–3 мкЗв/с, либо аналити-
бет выв
сум
Д как сумму экстраполированных
и вклад внешнего гамма-излучения в
х
= 200 см составляет более
сум
,
Д
Д
з.г
н
сум
,
Д
н
и
Д
з.г
23
. Особенность этого случая заключается в том, что вследствие
Д
г.в
бет выв
вклад внешнего гамма-излучения в суммарную мощ-
ность дозы с ростом толщины защиты увеличивается, поэтому экстраполированные значения мощности дозы внешнего гаммаизлучения могут превышать экстраполированные значения суммарной мощности излучений и использовать для определения требуемой толщины защиты экстраполированные значения суммарной
мощности излучений не совсем корректно. При этом экстраполяцию
сум
линий
Д
,
Д
н
линейно их от толщины защиты
з.г
Д
и
можно делать либо графически, продолжая
г.в
х в области 160–200 см в область
более значительной толщины, либо аналитически по формуле
kx
i
e
200
e
= 200 см соответственно;
160 200
ii
200
k
i
,
Д
где
и
ix
— мощность эквивалентной дозы от i-го вида излу-
200Дi
чения на толщине
k
— коэффициент, описывающий уменьшение суммарной
i
мощности дозы при
ДД ,
ix i
х > 200 см и х
х > 160 см,
ln Д / Д
kx
i
здесь
и
160Дi
чения на толщине
— мощность эквивалентной дозы i-го вида излу-
200Дi
х
= 160 и
х
= 200 см соответственно;
х — разность толщины защиты, х = 200 – 160 = 40 см.
В данной курсовой работе допускается определять толщину
защиты следующим образом. Необходимо произвести графическую
экстраполяцию суммарной мощности эквивалентной дозы и мощности эквивалентной дозы внешнего гамма излучения на толщины
x >
200 см.
х
Толщина защиты
определяется либо приближенно графиче-
защ
ски по ординате пересечения графика мощности эквивалентной
дозы излучений с линией, параллельной оси
значение допустимой мощности эквивалентной дозы Д
Х, проходящей через
доп
=1,6710–3
мкЗв/с, либо аналитически по формулам, приведенным выше,
причем:
24
в случае если экстраполированные значения мощности эквива-
лентной дозы внешнего гамма излучения не будут превышать экстраполированные значения суммарной мощности эквивалентной
дозы излучений, требуемая толщина защиты определяется по суммарной мощности эквивалентной дозы излучений;
в случае если экстраполированные значения мощности эквива-
лентной дозы внешнего гамма излучения будут превышать экстраполированные значения суммарной мощности эквивалентной дозы
излучений, требуемая толщина защиты определяется по мощности
эквивалентной дозы внешнего гамма-излучения, но принимается на
2–5 % больше значения, полученного по графику.
Пример расчета защиты реактора из монолитного бетона приве-
в прил. 1.
ден
Библиографический список
1.
Строительство атомных электростанций : учебник для вузов /
В.Б. Дубровский, П.А. Лавданский, И.А. Енговатов. 2-е изд., испр. и доп.
Москва : Изд-во АСВ, 2010. 358 с.
2.
Строительство атомных электростанций : учебник для вузов /
В.Б. Дубровский, П.А. Лавданский, И.А. Енговатов. Москва : Изд-во АСВ,
2006. 332 с.
3.
Строительство атомных электростанций : учебник для вузов / под
ред. В.Б. Дубровского. 2-е изд., перераб. и доп. Москва : Энергоатомиздат,
1987. 248 с.
4.
Лавданский П.А. Строительство ядерных установок (конспект лек-
ций) / под ред. В.Б. Дубровского. Москва : МИСИ им. В.В. Куйбышева,
1979. 59 с.
5.
Комаровский А.Н. Строительство ядерных установок. 3-е изд., доп.
и перераб. Москва : Атомиздат, 1969. 503 с.
25
E
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Пример расчета защиты реактора из монолитного бетона
Исходные данные для расчета
1. Технологический состав бетона защиты по табл. 1 — № 7.
2. Плотность потока быстрых нейтронов на входе в защиту
0
= 11010 нейтрон / (см2с).
П
б.н
3. Плотность потока энергии внешнего гамма-излучения на входе в защи-
= 110
11
МэВ / (см2с).
ср
= 5 МэВ.
г.в
о
ту
П
г.в
4. Средняя энергия внешнего гамма-излучения
Определение химического состава бетона
По табл. 1 принимаем состав бетонной смеси, считая представленный в
таблице технологический состав как состав бетонной смеси с учетом всей
воды затворения. Состав в эксплуатационный период принимаем с учетом
только химически связанной воды в соответствии с указаниями разд. 1 (в
данном случае в количестве 20 % от массы цемента). Данные заносим в табл.
П1.1.
Таблица П1.1
Состав бетонной смеси и бетона в эксплуатационный период, кг/м
Состояние
бетона
1 2 3 4 5 6
Бетонная смесь 306 624 1262 199 2391,0
Бетон в эксплуатационный период
Портланд-
цемент
(вяжущее)
306 624 1262
Кварцевый
заполнитель)
песок
(мелкий
Гранит
(крупный
заполни-
тель)
Вода
306·0,2 =
= 61,2
3
Средняя
плотность,
(сумма
столбцов 2–5)
2253,2
Используя данные табл. 2, рассчитываем содержание химических
элементов в материалах бетона и в бетоне в целом в эксплуатационный
период.
26
Содержание химических элементов в портландцементе:
Н
К
О
К
Mg
К
Аl
3080
27 1131
306 115,05 кг;
3080
34
306 3,4 кг;
3080
68
306 6,8 кг;
3080
3
306 0,30 кг;
К
К
Si
К
S
К
Са
К
Fe
395
306 39,2 кг;
3080
31
30 6 3,1 кг;
3080
1309
306 130,05 кг;
3080
82
306 8,1 кг.
3080
Содержание химических элементов в кварцевом песке:
О
К
Si
2600
1173
624 281,52 кг;
2600
1382
624 331, 68 кг;
К
К
Al
К
S
27
624 6,5 кг;
2600
18
624 4,3 кг.
2600
Содержание химических элементов в граните:
Н
К
О
К
Mg
К
Al
2600
66,6 1223
1262 625,95 кг;
1262 16,7 кг;
1262 64,1 кг;
2600
34,4
2600
132,1
2600
8,3
1262 4,03 кг;
К
К
Si
К
S
К
Са
К
Fe
814,4
1262 395,3 кг;
2600
13,6
1262 6,6 кг;
2600
144,8
1262 70,3 кг;
2600
162,6
1262 78,9 кг.
2600
Содержание химических элементов в воде:
Н
1000
111
61, 2 6,8 кг;
К
К
О
889
61, 2 54,4 кг.
1000
Результаты расчетов химического состава сводим в табл. П1.2.
27
K
K
я
я
я
я
я
Химический состав бетона в эксплуатационный период
Компоненты
Портландцемент
Кварцевый
песок
Гранит 4,03 625,9 16,7 64,1 395,3 6,6 70,3 78,9 1261,83
Вода 6,8 54,4 — — — — — — 61,2
Всего 11,13 1127,0 20,1 77,4 716 14 200,35 87,0 2253,03
Содержание химических элементов в бетоне,
H O Mg Al Si S Ca Fe
0,3 115,0 3,4 6,8 39,2 3,1 130,05 8,1 306
— 331,7 — 6,5 281,5 4,3 —
Таблица П1.2
К
, кг/м3
i
Итого,
кг/м3
— 624
Определение ядерной плотности
Ядерная плотность элементов (ядер/см
3
), входящих в состав бетона,
определяется по формуле (3):
23
A
i
,
i
где 6,02310
i
23
— число Авогадро;
6,023 10
— атомная масса i-го элемента, входящего в состав бетона;
A
i
— содержание i-го элемента в бетоне, г/см3.
i
6,023 10 1,12705
О
6,023 10 0,01113
Н
6,023 10 0,0201
Mg
6,023 10 0,0774
Al
6,023 10 0,716
Si
23
16
23
1, 0 0 8
23
24,3
23
27
23
28,1
0,04243 10
0,00665 10
0,000498 10
0,00173 10
0,01535 10
24 3
дер/см
24 3
24 3
24 3
дер/см
24 3
дер/см
дер/см
дер/см
;
;
;
;
;
28
я
я
я
6,023 10 0,20035
Са
6,023 10 0,087
Fe
6,023 10 0,014
S
23
40,1
23
55,8
23
32,1
0,003010 10
0,000940 10
0,000263 10
24 3
24 3
дер/см
24 3
дер/см
дер/см
;
;
.
Определение макроскопического сечения
выведения быстрых нейтронов
Сечение выведения быстрых нейтронов определяем по формуле (2):
n
i
,
i
где
выв выв
1
i
i
— микроскопическое сечение выведения i-го элемента, входяще-
выв
го в состав бетона, принимаемое по табл. 3;
— ядерная плотность i-го элемента.
i
OHMgAlSiS
σ
выв выв O выв H выв Mg выв Al выв Si выв S
Ca Fe
выв Ca выв Fe
+1,31·0,00173 + 1,37·0,01535 + 1,61·0,000263 + 1,6·0,00301 +
+1,98·0,00094) 10
= (0,99·0,04243 + 1,0·0,00665 + 1,29·0,000498 +
–24
1024 = 0,07969 cм–1;
= 0,07969 см–1.
выв
29
Определение коэффициентов накопления промежуточных,
тепловых нейтронов и захватного гамма-излучения
Для определения коэффициентов накопления необходимо, используя
формулы (11)—(13), вычислить параметры
P, T и G, учитывающие химиче-
ский состав и сечения взаимодействия нейтронов различных энергетических групп с ядрами химических элементов:
для промежуточных нейтронов
P
mm
11
ii
для тепловых нейтронов
T
для захватного гамма-излучения
G Е
где
— макроскопическое сечение выведения быстрых нейтронов,
выв
выв
nn
урiii nii
m
i
1
i
m
i
1
n
урiii
;
m
т
ni i
1
т
ni i i
,
;
определяемое по формуле (2);
— ядерная плотность i-го химического элемента, определяемая по
i
формуле (3);
п
урi
п
— микроскопические сечения соответственно упругого рас-
ni
i-го химического элемен-
,
сеяния и поглощения промежуточных нейтронов
та, принимаемые по табл. 3;
т
,
ni
— микроскопическое сечение поглощения тепловых нейтро-
iE
нов и суммарная энергия гамма-излучения при поглощении атомами
химического элемента, принимаемая по табл. 3;
— коэффициент передачи энергии нейтронов атому i-го химическо-
i
го элемента при упругом рассеянии, принимаемый по табл. 3.
i-го
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]