YaDERNYE_ENERGETIChESKIE_REAKTORY_shpory

ЯДЕРНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ

1. Как классифицируют ядерные реакторы по энергии нейтронов.

По энергии нейтронов ядерные реакторы классифицируются на быстрые, тепловые и реакторы на промежуточных нейтронах.

2. На нейтронах преимущественно каких энергий работают быстрые реакторы? Реакторы на быстрых нейтронах работают преимущественно на нейтронах с энергиями 100 кэВ – 10 МэВ.

3. В виде какой конструкции может быть выполнен водографитовый реактор (корпусного, канального или бассейнового типа) ?

Водографитовый реактор – это реактор канального типа (РБМК).

4. В чем принципиальное отличие петлевой компоновки реактора от интегральной? Принципиальное отличие петлевой компоновки реактора от интегральной состоит в том, что при интегральной компоновке все оборудование первого контура ( реактор, главный циркуляционный насос, промежуточный теплообменник) находятся в одном корпусе, при петлевой компоновке в корпусе реактора размещена только активная зона, а ГЦН и ПТО расположены вне корпуса.

5. Преимущества и недостатки корпусных реакторов?

Корпусные реакторы:

«+»: компактность, меньше трубопроводов, арматуры, КИП, проще осуществляется монтаж;

« - »: сложность изготовления, ограничение единичной мощности, трудоемкость перегрузки топлива и сложность ремонта внутрикорпусных устройств.

6. Преимущества и недостатки канальных реакторов?

Канальные реаторы:

«+»: относительная простота изготовления, нет ограничения по единичной мощности, возможность непрерывной перегрузки.

« - »: большие габариты, большое количество трубопроводов, арматуры, КИП, обслуживающего персонала.

7. Принципиальная конструкция реактора типа ВВЭР

8. Изобразите принципиальную конструкцию реактора типа РБМК.

Принципиальная конструкция реактора типа РБМК

1-графитовая шахта, 2-нижняя опорная плита, 3-опоры, 4-боковая биологическая защита, 5-кожух, 6-верхняя плита, 7-опора верхней плиты, 8-верхнее защитное перекрытие, 9-железобетонная шахта.

11. Изобразите принципиальную конструкцию реактора типа БН.

Принципиальная конструкция реактора типа БН.

10. Ядерные реакторы какого типа используются в отечественной атомной энергетике?

В отечественной атомной энергетике используются реакторы типа РБМК, ВВЭР и БН.

11. Реакторы какого типа имеют наиболее широкое распространение в мировой атомной энергетике?

В мировой атомной энергетике наиболее широкое распространение получили водографитовые реакторы (LWG-R), водо-водяные реакторы (PWR), кипящие (BWR), быстрые и тяжеловодные (CANDU) реакторы. Реакторы других типов не получили широкого распространения.

12. Какие материалы используются в качестве топливных материалов ядерных реакторов?

В качестве топливных материалов ядерных реакторов могут быть использованы следующие материалы: металлический уран с легированными добавками (U-Мо, UAl₂ и др.), плутониевое топливо (Pu-Al, Pu-Mo), керамическое топливо (UO₂, PuO₂, UC, UN и др.), диспергированное топливо, МОХ-топливо (содержит U и Pu).

13. Достоинства и недостатки двуокиси урана как топливного материала.

UO₂:

«+»: высокая температура плавления (около 2800 ^оС), химическая стабильность в ВВЭР, хорошая совместимость с конструкционными материалами, высокая радиационная стойкость;

« - »: низкая теплопроводность, хрупкость, зависимость механических свойств от технологии изготовления, относительно небольшая плотность.

• 14. Какие материалы используют для изготовления оболочек твэлов ядерных реакторов?

В отечественной атомной энергетике для изготовления оболочек твэлов используются следующие материалы:

- в реакторах типа ВВЭР и РБМК – сплавы Zr;

- в реакторах типа БН – нержавеющая сталь.

В импортных ЯР помимо перечисленных также используются Al, Mg.

• 15. Какой из легирующих элементов применяется для улучшения механических свойств циркониевых изделий в отечественной ядерной энергетике?

Для улучшения механических свойств изделий из Zr в отечественной ядерной энергетике используется такой легирующий элемент как Nb.

• 16. Какие материалы используют для изготовления корпусов ядерных энергетических реакторов?

Для изготовления корпусов ЯР используются низколегированные жаропрочные перлитные стали. Внутренняя поверхность корпуса покрывается слоем аустенитной нержавеющей сталью.

• 17. Достоинства и недостатки аустенитной нержавеющей стали как конструкционного материала?

Аустенитная нержавеющая сталь:

«+»: высокая жаропрочность, высокая сопротивляемость общей коррозии, приемлемая стоимость, свариваемость, технологичность;

« - »: высокое сечение поглощения тепловых нейтронов, склонность к местным видам коррозии, низкая теплопроводность, способность продуктов коррозии ухудшать радиационную обстановку.

• 18. Расшифруйте состав аустенитной нержавеющей стали типа 0Х18Н9Т.

Сталь типа 0Х18Н9Т имеет следующий состав: менее 1 % углерода, 18 % хром, 9% никель, менее 1 % титан, а остальное железо.

19. Какие материалы используются в качестве замедлителя в ядерных энергетических реакторах?

В качестве замедлителя в ЯР используются графит, вода, бериллий.

• 20. Область применения графита в реакторной технике.

В ЯР графит применяется как замедлитель, конструкционный материал (РБМК), оболочка твэла (высокотемпературные газографитовые реакторы), для керамического топлива.

• 21. Достоинства и недостатки реакторного графита.

Реакторный графит:

«+»: малое сечение поглощения, высокая сублимации, высокая теплопроводность;

« - »: хрупкость, низкая стойкость к окислению, радиационная повреждаемость, анизотропия свойств.

22. Назовите основные элементы конструкции ТВС.

Основные элементы конструкции ТВС: твэл, пэл, оболочка ТВС, головка ТВС, элемент для крепления ТВС в корпусе реактора, дистанционирующие элементы, отверстия для подвода и отвода теплоносителя.

23. Какая форма поперечного сечения ТВС характерна для реакторов с графитовым замедлителем?

ТВС реактора с графитовым замедлителем (РБМК) представляет собой графитовый блок квадратного сечения, в центре которого расположен технологический канал (труба), а в ТК размещены твэлы.

24. Какая форма поперечного сечения ТВС характерна для реакторов с легководным замедлителем?

Для реакторов с легководным замедлителем характерна шестигранная форма ТВС.

25. Перечислите основные элементы конструкции стержневого твэла.

Основными элементами конструкции стержневого твэла являются оболочка, топливный сердечник (таблетки), газовый зазор, свободный объем для выделяющихся газов, элементы крепления твэлов в ТВС.

26. Изобразите схематически стержневой твэл.

Стержневой твэл

27. С какой целью в твэлах с двуокисью урана предусматривается свободный объем?

Свободный объем в твэлах с двуокисью урана предназначен для приема выделяющихся при делении топлива газов.

28. Перечислите основные составляющие энергии деления.

Основные составляющие энергии деления: кинетическая энергия осколков деления и вторичных нейтронов, энергия мгновенных и запаздывающих гамма-квантов, энергия β-излучения и энергия антинейтрино при β-распаде.

29. Какие из составляющих энергии деления относятся к “локализованной” ?

К «локализованной» составляющей энергии деления относятся кинетическая энергия осколков деления и энергия β-излучения.

30. Какие из составляющих энергии деления относятся к “рассеянной” ?

К «рассеянной» составляющей энергии деления относятся кинетическая энергия вторичных нейтронов, энергия мгновенных и запаздывающих гамма-квантов.

31. Охарактеризуйте основные показатели энергонапряженности.

Основные показатели энергонапряженности:

- средняя удельная энергонапряженность а.з.:

- средняя удельная энергонапряженность топливной композиции:

учитывает то, что 5-8 % тепла выделяется не в топливе, а в материалах активной зоны;

- плотность теплового потока:

- линейный тепловой поток твэла и ТВС:

32. Запишите выражение, связывающее основные показатели энергонапряженности.

Выражения, связывающие основные показатели энергонапряженности:

• 33. Дайте определение понятию радиального коэффициента неравномерности.

Радиальный коэффициент неравномерности – это отношение максимального энерговыделения к среднему по радиусу на определенной высоте а.з.:

• 34. Дайте определение понятию осевого (аксиального) коэффициента неравномерности.

Аксиальный (осевой) коэффициент неравномерности – это отношение максимального энерговыделения к среднему по высоте на определенном радиусе а.з.:

• 35. Запишите выражение для расчета косинусоидального распределения энерговыделения.

Косинусоидальное распределение энерговыделения в активной зоне:

где - максимальное линейное энерговыделение , - эффективная высота активной зоны.

• 36. Какие мероприятия используют для выравнивания энерговыделения.

Мероприятия для выравнивания энерговыделенгия: применение отражателя, создание зон в реакторе с разным обогащением топлива, использование выгорающих поглотителей, гидравлическое профилирование.

• 37. Какие значения линейной мощности твэлов характерны для отечественных ядерных энергетических реакторов.

В отечественных ЯР как правило q_l<600 Вт/см.

• 38. Запишите основное выражение для расчета тепловой мощности реактора.

Тепловая мощность реактора:

• 39. Запишите выражение для расчета расхода теплоносителя через реактор.

Расход теплоносителя через реактор:

• 40. Назовите характерные участки теплообмена по длине ТВС кипящего реактора.

По длине ТВС кипящего реактора можно выделить следующие характерные участки теплообмена: конвективный, поверхностного кипения и развитого кипения.

• 41. Изобразите качественно картину распределения основных параметров теплоносителя (температуры, энтальпии, массового паросодержания) по длине ТВС кипящего реактора.

Распределение основных параметров теплоносителя по длине ТВС кипящего реактора:

• 42. Чем ограничена температура на выходе реактора с некипящим теплоносителем?

Температура на выходе реактора с некипящим теплоносителем ограничена давлением теплоносителя, так как вода в реакторе не должна закипать не при каких условиях, для чего существует запас до температуры насыщения при данном давлении 20-30 ^оС.

44. Запишите выражение, описывающее в общем виде теплообмен в пучках стержней для водяного теплоносителя при турбулентном режиме.

Теплообмен в пучках стержней для водяного теплоносителя при турбулентном режиме течения

Nu=f(Re,Pr).

45. Дайте определение понятию кризис теплообмена в ядерном реакторе.

Кризис теплообмена – это явление, которое характеризуется резким снижением коэффициента теплоотдачи, что вызывает быстрый рост температуры обогреваемой поверхности.

46. От каких факторов зависит коэффициент трения при ламинарном режиме течения?

Коэффициент трения при ламинарном режиме течения зависит от числа Рейнольдса:

.

47. От каких факторов зависит коэффициент трения при турбулентном режиме течения?

Коэффициент трения при турбулентном режиме течения зависит от числа Рейнольдса, гидравлического диаметра и шероховатости труб:

48. От каких параметров зависит нивелирная составляющая потерь давления?

Нивелирная составляющая потерь давления зависит от плотности среды на входе и выходе в канал и от высоты канала:

49. Общее выражение для расчета потерь давления от трения.

Выражение для расчета потерь давления от трения:

Где - коэффициент трения, - длина канала, - гидравлический диаметр канала, - средняя плотность среды, - скорость среды.

50. Общее выражение для расчета потерь давления на местных сопротивлениях.

Выражение для расчета потерь давления на местных сопротивлениях:

Где - коэффициент местного сопротивления, - средняя плотность среды, - скорость среды.