Образовательный блог — всё для учебы

Архив рубрики «Реакторы АЭС»

Достоинства:
1. Этот тип реакторов позволяет практически полностью использовать атомное топливо, т.к. коэффициент воспроизводства больше 1. Это связано с:
a. Практически каждое поглощение нейтрона ядром горючего приводит к процессу деления, т.е.
b. Количество БН существенно больше, чем при делении на тепловых нейтронах
c. Доля паразитических захватов нейтронов мала, из-за того, что паразитическое сечение конструционных материалов мало
d. Значительная доля деления U238 при взаимодействии с БН.
Прочитать остальную часть записи »

Достоинства: (из-за использования газового теплоносителя)
1. Можно получить высокую температуру газа при низких давлениях. – можно поднять параметры пара второго контура – повысить КПД.

2. Сечение захвата очень маленько – паразитический захват маленький – нейтронный баланс лучше.
Прочитать остальную часть записи »

Достоинства:
• Реактор мог быть выпущен существующими в то время машиностроительными заводами. (нет такого корпуса, как у ВВЭР)
• Есть кожух, но нет корпуса. Считалось, что отсутствие корпуса позволяло локализовать аварии.
• Считался более перспективным, в плане повышения единичной мощности. (число каналов модно сделать большим) Прочитать остальную часть записи »

Общая характеристика:
• Доступен
• Хорошо обрабатывается
• Высокая теплопроводность
• Инертность при низких температурах
• Низкое сечение поглощения нейтронов.
• Термостойкость
Прочитать остальную часть записи »

У нас в стране есть один! реактор ВК-50. В мире есть 91 установка, установленная мощность 21%, и от общего числа составляют 20%.
• США 35 реакторов
• Япония 28 реакторов
• Швеция 8 реакторов
• Германия 6 реакторов
• …
• Финляндия 2 реакторов
Прочитать остальную часть записи »

В мире есть 463 реакторных установки. 276 – с ВВЭР (~ 60%), причем они составляют ~ 66% установленной мощности всех реакторов.

• США – 69 реакторов, суммарная мощность 68577МВт
• Франция – 58, суммарная мощность 65588МВт
• Япония – 23, суммарная мощность 19366МВт
• Россия – 16, суммарная мощность 16594МВт
• Южная Корея
• Германия
Прочитать остальную часть записи »

В качестве коэффициента неравномерности используется отношение максимальной величины к средней.

Причины неравномерностей:
• Ограниченность объема АЗ. Приводит к ограниченности поля потока тепловыделения по высоте и по радиусу.
→ Неравномерность по высоте АЗ k_z = 1.47
→ Неравномерность по радиусу АЗ k_r = 2
• В АЗ имеются кассеты с разной степенью обогащения и выгорания топлива в ТВЭЛах. Это приводит к неодинаковому энерговыделению в кассетах.
→ k_E — отношение максимального к среднему энерговыделению в кассете, если эти кассеты находятся в одинаковом поле потока тепловых нейтронов
→ k_q = k_Ek_r = q^max_k/q_k = 1.35 — с учетом неодинаковости потока тепловых нейтронов по радиусу.
• Неоднородность решетки в кассете. Неоднородность нейтронного потока по сечению кассеты. Связана с наличием в кассете ПС и трубок – детекторов, а также наличие водяного зазора между кассетами и чехла кассет.
→ k_k = q^max_ТВЭЛ/q^СР_ТВЭЛ

Переход с одной мощности на другую, пуск и останов реактора, аварийные ситуации, характеризуются быстрым изменением реактивности. В этом случае, для управления реактором используется ПС СУЗ. В процессах выгорания топлива, отравления реактора ксеноном и самарием, расхолаживание и нагревание АЗ, реактивность меняется слабо. Для компенсации негативных влияний этих процессов используется борное регулирование (в ВВЭР на тепловых нейтронах). Концентрация борной кислоты к концу компании реактора должно быть близко к нулю, иначе топливо будет использоваться неэффективно.

Каждый реактор имеет независимую СУЗ, причем иногда есть ее дубликат.

Задачи СУЗ:
• Компенсировать избыточную реактивность
• Обеспечение пуска и останова реактора,
• Изменение мощности
• Компенсация малых, но быстро возникающих колебаний теплоносителя.
• Обеспечение безопасности работы реактора (возможность останова реактора при появлении необратимых процессов)
Прочитать остальную часть записи »

Т.к. температуры сред в реакторе высоки, то любые изменения, которые происходят с мощностью реактора приводят к изменениям температуры сред. Они (изменения) велики, и приводят к изменению ρ = k_эф — 1. Для учета влияния температуры на реактивность вводятся понятия:
• Температурный эффект реактивности — Δρ(t) = ρ(t₂) — ρ(t₁), где t₁ — в начале процесса, t₂ — в конце.
• Чаще используется температурный коэффициент реактивности — α_T = dρ/dt
• Δρ(t) = ∫α_T dt
Прочитать остальную часть записи »

Критическое состояние реактора – это идеализированный случай. На самом деле реактор работает в нестационарных условиях:
• Либо переходные процессы
• Либо колебание мощности около средней величины

Работа в нестационарных условиях связана:
• Изменение изотопного состава АЗ из-за взаимодействия нейтронов с ядрами горючего
• Возникновение температурных эффектов – изменение реактивности
Из-за этого возникает проблемы управления реактора. Рассмотрим поведение точечного реактора во времени, если произошел скачек реактивности.

Для оценки эффективности протекания воспроизводства вводится коэффициент воспроизводства.

Коэффициент воспроизводства — отношение скорости образования ядерного горючего к скорости выгорания ядерного горючего (считаем, что вновь образующееся ядерное горючие и загруженное горючее представляет собой один изотоп).
Прочитать остальную часть записи »

Цель – выравнивание энерговыделения по R АЗ. Механизм – поглощение нейтронов – снижение Ф. Выполняются поглотители виде стержней, и вставляют их в АЗ при загрузке топлива. Не меняют свое положение в течение работы реактора.

Требования:
• Концентрация материала выгорающего поглотителя в конце компании реактора должна стремиться к нулю.
• Сечение захвата тепловых нейтронов велико.
Прочитать остальную часть записи »

Глубина выгорания
q_выг = Δm_u/m_u
Δm_u — количество U, которое сгорело в реакторе,
m_u — количество U, которое было загружено

Δm_u = Т_Tt, MBT×сут, q_выг = N_T×t/m_U, MBD×сут/m=г/м
Прочитать остальную часть записи »

Состояние реактора описывает коэффициент эффективного размножения. Но когда реактор находится не в критическом состоянии, то его удобнее описывать коэффициентом реактивности:

ρ = (k_эф-1)/k_эф ≈ k_эф — 1

Реактивность удобна для описания процессов в АЗ. Когда процессы приводят к повышению k_эф, то говорят, что вносится положительная реактивность ρ>0. Когда k_эф уменьшается – имеет место отрицательная реактивность. Реактивность измеряется в относительных единицах или процентах. β — доля запаздывающих нейтронов, образующихся в процессе деления – граница управляемости реактора. Отравление приводит к отрицательной реактивности.
Прочитать остальную часть записи »

Отражатель используется для снижения утечки нейтронов из АЗ. Располагается вокруг АЗ. Отражатель повышает вероятность избежать утечку нейтронов ω и способствует выравниванию энерговыделения в АЗ. Если не менять свойства размножающей среды, то для поддержания критического состояния V_аз↓. Вводится понятие эффективной добавки (эффекта) отражателя δ.
R — R₀ = δ.
Прочитать остальную часть записи »

Определив геометрический параметр k_г² сможем найти критический объем при заданных параметрах среды.
Параллелепипед:

1. ΔФ = k_г² Ф = 0, ∂²Ф/∂x² + ∂²Ф/∂y² + ∂²Ф/∂z² + k_г² Ф = 0 (10)
Прочитать остальную часть записи »

Изменение потоков тепловых и замедляющихся нейтронов не происходит. Все параметры в данном состоянии называются критическими (масса, объем). Запишем уравнение диффузии для тепловых нейтронов:
∂Ф/∂t = 0, D⋅ΔФ — ∑_aФ + ϕq_T — описывают распределение тепловых нейтронов одного поколения.
Прочитать остальную часть записи »

Связана с движением тепловых нейтронов в объеме. При возникновении разности значений плотностей тепловых нейтронов в разных точках объема появляется диффузионный ток (закон Фига). Вектор j — показывает в каком направлении и какой величины происходит переток нейтронов из одной точки в другую, вызванный разностью n₁ > n₂.
Прочитать остальную часть записи »

Функция потока нейтронов:
• Ф=nv — плотность потока тепловых нейтронов
     • v — скорость нейтронов, n — плотность нейтронов
• Ф∑_S = vn/l_s — характеризует общее число соударений, которое испытывают нейтроны с ядрами замедлителя в единице объема
     • v/l_s — частота столкновений
• ξ∑_S = ξ/l_s — оценивает эффективность столкновения. Чем больше эта характеристика, тем меньше требуется объема замедлителя
Прочитать остальную часть записи »

Процесс замедления базируется на процессе рассеивания нейтронов при взаимодействии с ядрами других материалов. Более эффективное снижение скорости происходит при взаимодействии нейтрона с легкими ядрами. Замедление идет до тех пор, пока нейтрон не достигнет тепловой энергии среды. За основу замедления взяты процессы диффузии (для нее есть хороший математический аппарат).
Прочитать остальную часть записи »

• Головка 1 – обеспечивает возможность загрузки и выгрузки кассеты. Для этого в ней предусмотрен захват 10 (палец). На головке есть упор 11, который обеспечивает фиксацию кассеты в активной зоне.

• Хвостовик 2 – нужен для крепления кассеты в нижней плите корзины. Через внутреннюю часть хвостовика в кассету подводится теплоноситель. Обычно нижняя часть состоит из диффузоров, которые специально профилируются, для улучшения гидродинамики.
Прочитать остальную часть записи »

Классификация и конструкция ТВЭЛа.

По форме различают:
• Цилиндрические (кольцевые, трубчатые)
     • Стержневые,
     • Блочковые,
• Призматические
• Пластинчатые
Прочитать остальную часть записи »

Состав:
• Оболочка
• Концевые детали
• Топливный сердечник

Назначение:
• Размещение в реакторе горючего
• В нем происходит
     • Деление ядер горючего
     • Образование нового ядерного горючего
     • Накопление продуктов реакций
• Конструкция должна обеспечивать отвод теплоты
Прочитать остальную часть записи »

Структура реактора:
• Корпус
• Верхний блок
• Внутрикорпусные устройства (омываются и охлаждаются теплоносителем)
     • Шахта
     • Блок защитных труб
     • АЗ (основной элемент – ТВЭЛ)
          • Тепловыделяющие сборки (ТВС)
          • Сборки поглощающих стержней СУЗ
          • Пучки выгорающих поглотителей
     • Датчики внутрикорпусного контроля
• Главный разъем (корпус реактора / верхний блок)
Прочитать остальную часть записи »

Система контроля за герметичностью ТВЭЛа

При работе реактора наличие разгерметизации определяют по содержанию в теплоносителе осколков I и Cs. При их наличии реактор останавливается, берутся пробы и выявляется разгерметизированный ТВЭЛ, после чего он направляется в бассейн выдержки.
Прочитать остальную часть записи »

Создание и поддержание давления осуществляется с помощью системы компенсации давления.

Состав:
• Компенсатор давления (компенсатор объема)
• Импульсно-предохранительное устройство (ИПУ)
• Барбатер
• Трубопровод

Реактор неподвижный, а все остальное оборудование расширяется.

ГЦК:
• Реактор;
• Циркуляционные петли (ВВЭР 1000 – 4 петли);
Прочитать остальную часть записи »

Основное оборудование – то оборудование, которое обеспечивает технологический процесс при нормальном режиме работы.

Режимы работы РУ:
• Обогрев;
• Выход на номинальную мощность;
• Длительная работа на номинальной мощности;
• Остановка;
• Расхолаживание;
• Перегрузка топлива;
Прочитать остальную часть записи »