2. Когда и почему в реакторе образуется «йодная яма»?
С
момента останова реактора величина
Ф0=0, и дифференциальные уравнения
отравления реактора приобретают более
простой вид. Решение второго из них
имеет вид - экспоненты закона радиоактивного
распада.
Что касается первого уравнения, то и не решая его, можно увидеть, что, поскольку правая его часть в момент останова положительна, то и левая его часть также положительна, то есть dNXe/dt>0. Положительный знак производной означает, что с момента останова реактора функция NXe(t) возрастающая, поскольку скорость образования ксенона из распадающегося йода превышает скорость его распада.
Н
о
по мере распада накопленного до останова
йода скорость его распада падает (по
экспоненте), а это значит, что и величина
dNXe/dt - тоже падает со временем, и это
падение будет продолжаться, очевидно,
до тех пор, пока уменьшающаяся скорость
распада йода (равная скорости образования
из него ксенона) не сравняется со
скоростью распада ксенона.
В этот момент t* величина первой производной dNXe/dt станет равной нулю, а это значит, что величина концентрации ксенона NXe(t*) в этот момент достигнет максимума, после чего производная dNXe/dt станет отрицательной, а сама функция NXe(t) убывающей функцией. И это несложно понять, поскольку, начиная с этого момента t*, нераспавшегося йода осталось настолько мало, что скорость образования ксенона из распадающегося йода становится меньше скорости распада ксенона. Текущее значение концентрации ксенона после момента t* будет падать, и это падение будет продолжаться до тех пор, пока не распадётся весь накопленный в реакторе йод и весь накопленный и полученный из йода ксенон.
Йодная яма это нестационарное переотравление реактора ксеноном сверх отравления его на момент останова, обусловленное превышением темпа распада йода, накопленного до момента останова, над темпом распада ксенона
Любую йодную яму можно охарактеризовать двумя параметрами глубиной Δρ*Xe и временем наступления максимума (t*), зависящими от режимных параметров реактора.
Итак, характер изменения нестационарного отравления реактора ксеноном после его останова имеет две качественных стадии: стадия роста отравления сверх отравления реактора на момент останова, завершающаяся достижением максимума отравления, и следующая за ней стадия разотравления реактора до нуля.
3. Возвращенное тепло и его использование в ступенях многоступенчатой турбины.
Возвращенное тепло - это часть потерь энергии в ступенях многоступенчатой турбины, которая полезно используется в последующих ступенях.
Внутренние потери кинетической энергии в ступенях преобразуются в тепло, повышая энтальпию рабочего тела, поступающего в следующие ступени, и увеличивая тем самым располагаемые теплоперепады в этих ступенях. При этом в области перегретого пара повышается его температура, а в области влажного пара уменьшается его влажность. Процесс расширения пара в виду потерь сдвигается в сторону роста энтропии, где перепад энтальпий, приходящийся на определенный перепад давлений увеличивается. На i, s — диаграмме изобары не эквидистантны — с ростом энтропии расходятся.
Возвращенное тепло представляет разность между полной потерей кинетической энергии в ступенях и невозвратной потерей из-за политропичности процесса. Для удобства расчетов: вводится понятие коэффициента возвращенного тепла qt - это отношение величины возвращенного тепла к располагаемому теплоперепаду турбины по основной изоэнтропе qt = Q/Hat.
Величина qt зависит от следующих факторов:
- от состояния пара. В области перегретого пара qt больше, так как изобары в этой области расходятся в большей степени;
- от числа ступеней г. С увеличением z - qt возрастает;
- от внутреннего КПД турбины ηit : qt увеличивается с уменьшением ηit, так как при этом растут потери энергии, процесс расширения пара сдвигается в сторону увеличения энтропии, где изобары расходятся в большей степени.
Однако из этого не стоит делать вывод, что потери энергии являются положительным фактором, так как возвращается для полезного использования в турбине лишь их небольшая часть, увеличение внутренних потерь энергии в ступенях ведет к существенному снижению КПД турбины. В действительности же положительным фактором служит увеличение числа ступеней турбины, что и обуславливает явление возврата тепла.
Билет 19.