СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЯДЕРНОЙ

ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Институт атомной энергетики

Кафедра ЯППУ

«К защите»

Руководитель работы

________________ Шаповаленко В.В.

(подпись) (фамилия)

___________________

(дата)

Курсовой проект

По дисциплине “ТГР ЯР”

на тему

«Теплогидравлический расчёт ядерного реактора»

Студент____________142 класса Пожарский С.В.

(подпись) (фамилия, инициалы)

Дата защиты __________

Оценка_______________

Руководитель работы____________ Шаповаленко В.В.

(подпись) (фамилия, инициалы)

Севастополь - 2012 г

Исходные данные:

• Тип реактора – ВВЭР;

• Тепловая мощность реактора – 3300 МВт;

• Давление теплоносителя – 16 МПа;

• Температура теплоносителя на входе в ЯР – 291^оС;

• Температура теплоносителя на выходе из ЯР – 323^оС;

• Ядерное топливо – UO₂;

• Тип ТВС – ТВСА;

• Высота ТВС – 4570^.10^-3 м;

• Размер под ключ – 0,235 м;

• Длина ТВЭЛ – 3836^.10^-3 м;

• Тепловыделяющие элементы – стержневые;

• Высота активной зоны – 3530^.10^-3 м

• Решётка ТВЭЛ – треугольная с шагом 12,75^.10^-3 м;

• Полное число стержней в ТВС – 331;

• Число ТВЭЛов в ТВС – 312 шт;

• Наружный диаметр ТВЭЛ – 9,1^.10^-3 м;

• Толщина оболочки – 0,65^.10^-3 м;

• Число направляющих каналов – 18 шт;

• Наружный диаметр направляющего канала – 12,6^.10^-3 м;

• Центральный канал – 1 шт;

• Наружный диаметр центрального канала – 13^.10^-3 м;

• Диаметр топливной таблетки / диаметр отверстия в топливной таблетке –

(7,6/1,2)^.10^-3 м;

• Число ТВЭГов – 0 шт.;

• Толщина газового зазора – 0,1^.10^-3 м;

• Материал оболочки ТВЭЛа, ДР, НК – циркониевый сплав;

• Число и тип дистанционирующих решеток – 15 шт.

Перечень принятых обозначений и сокращений

а.з. – активная зона;

АЭС - атомная электрическая станция.

ВВЭР - водо-водяной энергетический ядерный реактор.

ГЦН - главный циркуляционный насос.

КПД - коэффициент полезного действия.

ПГ - парогенератор.

ППУ - паро-производящая установка.

т/н – теплоноситель.

ТВС – тепловыделяющая сборка;

ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент

ЭГ - электрогенератор

ЯР - ядерный реактор.

ЯТ – ядерное топливо.

Введение

В связи с интенсивным ростом количества атомных станций, а также с ростом числа их моделей и модификаций существенным становится вопрос о преимуществах тех или иных установок. В то же время перед конструкторами стоит ряд вопросов, для которых оптимальные решения всё ещё не найдены. На атомных станциях идёт крупнейший оборот финансовых средств и малейший выигрыш в экономичности приносит огромные прибыли, однако нельзя забывать о надёжности и затратах при строительстве установки – это сложная комплексная задача. Эта задачи решается на стадии проектирования.

Расчет реактора на стадии проектирования предполагает определение основных параметров активной зоны, значений температуры, давления и расходов сред, определяющих энергопотоки в реакторе, энергораспределений и условий эксплуатации элементов активной зоны ядерного реактора.

Поиск наиболее выгодного решения из всего многообразия возможных решений – важнейшая задача при проектировании.

1.Компоновка и определение геометрических размеров

активной зоны реактора и тепловыделяющей сборки

1.1.Нахождение объёма активной зоны

где - диаметр а.з. принят по прототипу 3,12 м;

- высота а.з

1.2. Определение объемного удельного тепловыделения

МВт/м³;

1.3.Определение площади поперечного сечения ячейки

где - размер кассеты под ключ.

1.4.Определение числа ТВС в активной зоне

шт;

где - площадь поперечного сечения активной зоны.

В расчет принимаем 163 ТВС.

2. Расчёт расхода теплоносителя и его массовой скорости

2.1.Определение расхода теплоносителя через активную зону

кг/с;

где - доля тепла, выделяемая в активной зоне ЯР,

=f(р=16 МПа, =323^оС)=1470 кДж/кг,

=f(р=16 МПа, =291^оС)=1289 кДж/кг.

2.2.Нахождение среднего расхода теплоносителя через одну ТВС

2.3.Определение средней скорости движения теплоносителя в каналах активной зоны

находим по средней температуре теплоносителя и о давлению;

= f(р=16 МПа; =307^оС) = 0,001403 - средний удельный объем теплоносителя в ТВС.

Площадь сечения для прохода теплоносителя равна

3.Определение линейной тепловой нагрузки

3.1. Построение графика изменения средней линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны

где = 0,95 – доля тепла, выделяемая в ТВЭлах;

K_H = 1,39 - коэффициент неравномерности тепловыделений по высоте активной зоны

реактора, принято по прототипу.

- эффективная высота активной зоны;

3.2. Расчет и построение графика изменения максимальной линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны.

где _k=1,4 - коэффициент неравномерности тепловыделений по радиусу

активной зоны реактора;

- коэффициент неравномерности тепловыделений по радиусу ТВС;

- коэффициент случайных отклонений теплотехнических параметров

от их номинальных значений;

- коэффициент, учитывающий случайные отклонения параметров, влияющих на

термическое сопротивление теплоотдачи и теплопроводности;

Результаты расчета сведены в таблицу 1

Таблица 1-Изменение средней и максимальной линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны

, м	-1,77	-1,18	-0,88	-0,59	-0,44	0	0,44	0,59	0,88	1,18	1,77
	3.675	10.775	13.586	15.702	16.465	17.463	16.465	15.702	13.586	10.775	3.675
	10.435	30.593	38.573	44.582	46.748	49.581	46.748	44.582	38.573	30.593	10.435

.

Рисунок 1- Изменение линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны