Ядерные энергетические реакторы

Количество

ядер

урана

в

единице

объема

определяется в

соответствии с заданной величиной “a” по формуле:

N

N

3

,

а

где а – количество ядер замедлителя, приходящихся на одно ядро урана.

У

Уран в топливной композиции состоит из двух изотопов: урана-235

(N5) и урана-238 (N8).

Следовательно,

количество

каждого

изотопа будет

зависеть от обогащения урана-238

ураном-235 (Х).

N

5

Н

Х

100 % ;

Т

N

N

Х

N ,

Б

5

100

N8 N N5.

Коэффициент использования тепловых нейтронов рассчитывается по

формуле:

и

а

1

йа3 N3

,

а а3

1

р

а5 N5 а8 N8

где

σа3 –

микроскопическ е

эффективное сечение поглощения ядер

замедлителя;

маются

σа5 – микроскопическое эффек ивн е сечение поглощения ядер урана-235;

и

σа8 – микроскоп ческое эффекоивное сечение поглощения ядер урана-238;

σа3, σа5, σа8 – пр н

из таблицы (Приложение 1).

Количество

быстрых нейтронов деления η, приходящихся на одно

поглощение тепл

го нейтрона ураном, находится по зависимости:

п

з

2,47

f 5

,

а5

а8

N8

Р

N5

:

σf5 –

микроскопическое

эффективное сечение деления урана-235

2

2

1

,

L

L

зам

где: Lзам – длина диффузии нейтронов для принятого в расчете замедлителя.

θ – коэффициент использования тепловых нейтронов.

– Имея значения К∞,B2 , τ и L2

ТУ

по формуле (4.1) рассчитывается

величина

Кэф f Х .

реактора

Н

эф

и

будет изменяться только величина В2, которую необходимоБрассчитать с учетом

отражателя нейтронов:

р

2

2,4

2

2

й

В

,

R

Н

'

'

где R

= R + Δ, H = H + 2Δ – эффективные радиусы и высота активной зоны.

эффективн

Значение

й

д бавки принимается самостоятельно для

принятого замедлителя ней р

:

- для воды –

= 8 – 12,см ;

о

- для тяжелой воды – = 20 – 40, см ;

о

- для графита –

= 80 – 120, см;

- для бериллия –

=и150 – 250, см.

п

Зависимзсть Кэф

= f(Х) для новой величины В2 пойдет несколько

выше режней.

Из кривых

будет

видно,

что

наличие отражателя нейтронов

е

0

снижа т в личину обогащения для требуемой величины К эф.

Р

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

установки, %.

– Оцениваются параметры теплоносителя.

По давлению Р1 из таблицы табл. 5 находится температура кипения

теплоносителя ТI', К.

У

Принимается температура теплоносителя на выходе из реактора:

Т

Т

Т

,

Т

вых

I

нк

Н

Температура теплоносителя на входе а активную зону находится по

зависимости:

й

Т

вых

Т

вых

Т

р

.

Бреактора

По

определенной

тепловой

Qт

и параметрам

мощности

теплоносителя определяется расход теплонос

теля

Ср

о

Qт

,

G т

т

Твых Твх

где Qт – тепловая мощн с ь реакт ра, кВт;

Ср

т

–

теплоемкос ь

еплоносителя,

принимается

по

его средней

з

температуре.

т

– Определяетсясечениеактивной зоны для прохода теплоносителя

п

где

о

Fт

Ст

т

W

,

т ср

Р

ср

: γтср,

кг/м3 - плотность теплоносителя (таблица) определяется по его

теплоносителя одной сборки найдется по формуле:

У

2

Т

Пd

f

f

n

ТВЭЛ

,

т

сб

ТВЭЛ

4

Н

где: nТВЭЛ – число тепловыделяющих элементов в ТВС;

dТВЭЛ – наружный диаметр ТВЭЛ.

Б

Число тепловыделяющих

сборок в

активной зоне

реактора

определяется по формуле:

й

и

n

Fт

.

ТВС

р

f т

о

Сечение одной ячейки Sяч., соответствующей ТВС реактора ВВЭР

т

может быть принято по ав с мости:

и

з

Sяч

fсб

fзам ,

fозам – сечение замедлителя

(воды),

находящегося

снаружи

т пловыд ляющейся сборки.

п

где

Р

10 15 10

3

зам

.

У

Площадь сечения активной зоны найдется по зависимости:

S

1,15 n

ТВС

S

яч

,

аз

Н

где коэффициент

1,15 введен с

целью увеличения Sаз

для размещения

приборов контроля и регулирующих стержней.

Б

Т

Диаметр активной зоны определяется из равенства:

иаз

2

S

ПД

аз

,

аз

4

р

тогда

й

о

Д

4 Sаз

.

активной

П

Высота

з ны принимается в зависимости от диаметра

з

0,8 1,2 Даз .

о

тНаз

Первая часть контрольной работы считается выполненной, так как

определены размеры активной зоны Даз, Наз.

е

Р

Расчет температурного режима наиболее теплонапряженного

п

тепловыделяющего элемента

Н 2 .

У

Н

Т

Расчетная схема температурного режима ТВЭЛ показана на рис. 38, а.

Расчет температурного режима ТВЭЛ ведется при использовании

зависимости

Н

q

qmax sin

Пh

Б

h

,

h

H

й

где qhmax – максимальное удельное тепловыделение, приходящееся на

единицу

и

длины ТВЭЛ, кВт/м.

р

qh – удельное тепловыделение п ходящееся на единицу длины для участка

при координате h, кВт/м.

о

т

и

з

о

п

е

Р

У

Т

Н

Б

й

и

р

о

т

и

б)

а)

з

Рис. 38. Расче ная схема температурного режима ТВЭЛ

Максимальный удельный тепловой поток определяется по зависимости.

п

где

о

qmax qср К

h

,

Р

h

h

Кh

– коэффициент

неравномерности тепловыделения по высоте

q

ср

Q

т

,

h

Н n

n

ТВС

ТВЭЛ

где Н – высота (длина) ТВЭЛ, м;

nТВС – число тепловыделяющих сборок в активной зоне;

nТВЭЛ – число ТВЭЛ в сборке.

У

Использование уравнения позволяет рассчитать изменение температур по

Т

длине ТВЭЛ: теплоносителя, оболочки ТВЭЛ со стороны теплоносителя,

оболочки ТВЭЛ со стороны горючего и самого горючего по формуле:

qh

dh g

тСрт

dt ,

Н

Б

где gт – расход теплоносителя, приходящийся на один ТВЭЛ.

Его значение определяется по зависимости

и

р

йКr,

gт

Gr

сителя

nТВС nТВЭЛ

где Gr – расход теплон

на еактор;

Ср – теплоемкость епл н си еля;

Кr – коэфф ц ент неравномерностио

распределения теплоносителя по

з

радиусу реактора Кr 1,45.

Определение температурыи

теплоносителя. Решение уравнения (30) будет

п

о

dТ

qhmax

sin

Пh

dh

,

g т Ср

т

H

Р

qhmax

е

Н1

Пh

t

sin

dh ,

gт Ст р

H

П

Пh

t т tвх А cos