Нейтронно-физический расчет реактора типа ВВЭР

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    162,31 Кб
  • Опубликовано:
    2014-08-27
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Нейтронно-физический расчет реактора типа ВВЭР















Курсовая работа

Дисциплина: «Реакторы и парогенераторы»

Тема: Нейтронно-физический расчет реактора типа ВВЭР

Оглавление

Введение

1. Определение теплотехнических характеристик для теплоносителя

2. Геометрические характеристики кассеты

3. Конструктивные характеристики активной зоны

4. Расход теплоносителя средняя и максимальная скорости

5. Объемные доли компонент по ячейке в приближении к кассете

6. Определение ядерных концентраций

6.1 Определение ядерных концентраций в веществе (т.е. «в самом себе»)

6.2 Определение ядерных концентраций в ячейке

7. Температура нейтронного газа

7.1 Определение микросечений поглощения компонент при

7.2 Определение макросечений поглощения компонент и суммарного значения в макроячейке

7.3 Определение замедляющей способности для компонент при E=1эВ и суммарного значения в макроячейке

7.4 Определение температуры нейтронного газа и g-факторов для деления и поглощения

8. Усреднение микросечений поглощения и деления по спектру Максвелла для отдельных компонент

9. Усреднение макросечений поглощения и деления по спектру Максвелла для отдельных компонент и в целом для топлива в макроячейке

10. Расчет транспортных макросечений для отдельных компонент и в целом для топлива в макроячейке

11. Расчет замедляющей способности в резонансной области для отдельных компонент и в целом для макроячейки

12. Расчет замедляющей способности быстрых нейтронов для отдельных компонент и в целом по макроячейке 13. Расчет транспортных макросечений быстрых нейтронов для отдельных компонент и по макроячейке в целом

14. Определение длинны диффузии, длины замедления и длины миграции

14.1 Длина диффузии

14.2 Длина замедления

14.3 Длина миграции

15. Определение числа нейтронов деления на один акт поглощения

16. Расчет коэффициента размножения на быстрых нейтронах

17. Определение вероятности избежать резонансного захвата для отдельных компонент и общей вероятности избежать резонансного захвата для макроячейки

18. Определение коэффициента использования тепловых нейтронов

19. Расчет коэффициента размножения в бесконечной среде

20. Расчет коэффициента размножения в активной зоне конечных размеров

21. Определение реактивности на горячее неотравленное состояние реактора без мощности на начало кампании

Вывод

Список использованных источников

Введение

Целью работы является определение эффективного коэффициента размножения и реактивности для реактора типа ВВЭР в начале кампании в неотравленном горячем состоянии при нулевой мощности.

Активная зона реактора состоит из ТВС, располагаемых по правильной треугольной сетке. Плотность потока тепловых нейтронов максимальна в замедлителе между соседними ТВС и уменьшается по направлению к центру ТВС, достигая там минимума.

В реакторе распределение плотности потока тепловых нейтронов по его объему является суперпозицией трех распределений:

) распределение по объему гомогенизированной активной зоны;

) распределение по ячейке, относящейся к ТВС;

) распределение по ячейке, относящейся к твэлу.

Общее распределение  по реактору спадает от центра к периферии вследствие утечки нейтронов из реактора.

В целях упрощения расчетов используют метод эквивалентной ячейки. Выделение эквивалентной ячейки основано на двух основных положениях.

) Считается возможным выполнить расчет распределения  по ячейке отдельно от расчета по реактору. Это равносильно тому, что реактор принимается неограниченно протяженным, т.к. распределение  по бесконечно большому реактору постоянно ввиду отсутствия утечки нейтронов.

) Из первого положения следует физическая симметрия ячейки и равенства нулю производной  в центре и на границе ячейки.

Реальная граница ячейки имеет шестигранную форму.

В одномерном расчете реальная граница заменяется окружностью, что не вносит существенной погрешности,но позволяет проводить расчет в одном измерении.

Полученная ячейка совпадает по площади с реальной, что позволяет вычислить радиус ячейки.

Расчеты проводятся по модели ячейки в приближении к ТВС (макроячейка).

1. Определение теплотехнических характеристик для теплоносителя


Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

1

Температура воды на линии насыщения при Р1= 140 кгс/см2

таб XXIII, [1]

-

2

Температура воды на входе в реактор


290,08

3

Энтальпия воды на линии насыщения при Р1= 140 кгс/см2

таб XXIII, [1]

1562,1

4

Энтальпия воды на выходе из реактора при p1 и Tвых


таб XXIV, [1]

1491,67

5

Энтальпия воды на входе в реактор при p1 и Tвх



1286,18

6

Средняя температура в реакторе

307,58

7

Средний удельный объем воды при p1 и таб XXIV, [1]-0,0014165






8

Средняя плотность воды при p1 и 0,70597






9

Максимальная температура на выходе

330

10             Максимальная энтальпия на выходе при p1 и таб XXIV, [1]

1524,41






 

11

Средняя максимальная температура воды в реакторе

310,04

12

Средний максимальный удельный объем воды при p1 и таб XXIV, [1]-0,0014275






13

Средняя максимальная плотность воды при p1 и 0,70053







2. Геометрические характеристики кассеты


14

Диаметр сердечника твэла

мм

7,66

15

Число рядов твэлов в кассете

-

15



16

Конструктивный размер от кожуха до ряда твэлов

мм

0,825 (0,825· (2,888



16

Размер кассеты под “ключ”


  

175,18


17

Площадь живого сечения кассеты для прохода теплоносителя

мм213767,2999





18

Площадь, занимаемая топливом в кассете

мм27788,1467





19

Площадь, занимаемая конструкционным материалом оболочки твэла в кассете

3652,7926





20

Площадь, занимаемая конструкционным материалом кожуха в кассете

1081,0907





21

Площадь, занимаемая конструкционными материалами в кассете

+3652,7926+1081,09074733,8833





22

Площадь, занимаемая газовым зазором в кассете

287,2858





23             Площадь кассеты             13767,2999+7788,1467+3652,7926+

+1081,0907+287,285826576,6157





 

24

Площадь кассеты

26576,6157





25

Шаг кассет

175,18+5180,18





26

Площадь ячейки

мм²28115,3696





27             Площадь, занимаемая водой в межкассетном пространстве            28115,3696-26576,61571538,7539






 

28

Суммарная площадь в кассете для прохода теплон.

+13767,2999+ 1538,753915306,0538





29

Вводно-топливное соотношение для кассеты

ωкас

-

 / 13767,2999/7788,14671,7677




3. Конструктивные характеристики активной зоны


Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

30

Радиус эквивалентной ячейки, относящейся к кассете

мм

94,6

31

Объем активной зоны реактора (предв.)

м3

Qр/qv

2000 / 85

23,5294

32

Диаметр активной зоны (предв.)

м

 3,04606



33

Высота активной зоны (предв.)


m · 1,06·3,046063,22882



34

Общая площадь активной зоны (предв.)

м2

(π· 2)/4(π·3,046062)/47,2873023



35             Количество кассет в активной зоне           nкас       шт          / Fяч7,2873023∙106/28115,3696259,19



 

36

Общая площадь активной зоны

Fаз

м2

nкас·Fяч

259·28115,3696∙10-6

7,2818807

37

Диаметр активной зоны

Dаз

м

3,04493

38

Высота активной зоны

Hаз


m·Dаз

1,06·3,04493

3,22763

39

Объем активной зоны реактора

Vаз

м3

23,5032

40

Пересчет энергонапряженности активной зоны

qv

МВт/м3

Qр/Vаз

2000/23,5032

85,0948

41

Площадь живого сечения активной зоны для прохода замедлителя в кассете

13767,29993,5657307





42

Площадь активной зоны, занятая топливом

2,01713





43

Площадь активной зоны, занятая газовым зазором

287,28580,074407





44

Площадь активной зоны, занятая конструкционным материалом оболочки твэлов

3652,79260,9460733





45

Площадь активной зоны, занятая конструкционным материалом кожуха кассеты

1081,09070,2800025





46

Площадь живого сечения активной зоны для прохода теплоносителя в межкассетном пространстве

(28115,3696 -26576,6157 )0,3985373





47

Суммарная площадь живого сечения активной зоны для прохода теплоносителя

3,5657307+0,39853733,964268





48

Суммарная площадь активной зоны, занятая конструкционными материаломи

+ 0,9460733+0,28000251,2260758





49

Водно-топливное соотношение активной зоны

ωаз

-

/3,964268/2,017131,9653



50             Суммарная площадь активной зоны         ++++2,01713+0,074407+0,9460733+

+0,2800025+3,9642687,2818808





4. Расход теплоносителя средняя и максимальная скорости

Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

51

Расход теплоносителя в активной зоне

9732,83





52

Средняя скорость теплоносителя

3,75





53

Максимальная скорость теплоносителя

5,12





54

Коэффициент неравномерности расхода теплоносителя

-kr∙(IвыхIвх)/(IмахвыхIвх)1,57∙(1491,67-1286,18)/(1524,41-1286,18)1,354





55

Средний расход теплоносителя в кассете

36,45





56

Максимальный расход теплоносителя через кассету

36,45∙1,35449,35






5. Объемные доли компонент по ячейке в приближении к кассете


57

Объёмная доля топлива

-7788,1467/28115,36960,277007





58

Объёмная доля газового зазора

-287,2858/28115,36960,010218





59

Объёмная доля оболочки твэла

-3652,7926/28115,36960,129922





60

Объёмная доля кожуха кассеты

-1081,0907/28115,36960,038452





Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

61

Объёмная доля теплоносителя в кассете

-13767,2999/28115,36960,489672





62

Объёмная доля теплоносителя в межкассетном пространстве

-1538,7539/28115,36960,05473





63

Объёмная доля теплоносителя в ячейке

-+0,489672+ 0,054730,544402





64

Объёмная доля конструкционных материалов в ячейке

-+0,129922+ 0,0384520,168374





65             Сумма долей (проверка)                εяч          -              0,277007+0,010218+0,544402+

+0,1683741,000001




6. Определение ядерных концентраций

 

.1 Определение ядерных концентраций в веществе (т.е. «в самом себе»)


66

Молярная масса урана

г/мольM5·x5 + M8·(1- x5)235,12·0,044+238,12·(1-0,044)237,988






Ядерные концентрации:

67

- для U

0,0216399





68

- для U-235





69

- для U-238

0,0206877





70

- для О2

0,0216399∙20,0432798





71

- для Н2О

0,0236081





72

- для He

0,0000268





73

- для Zr

0,0425215






6.2 Определение ядерных концентраций в ячейке


74

- для U

0,02163990,2770070,0059944





75

- для U-235

0,00095220,2770070,0002638





76

- для U-238

0,02068770,2770070,0057306





77

- для О2

0,04327980,2770070,0119888





78

- для Не

0,00002680,0102180,0000003





79

- для Zr

0,04252150,1683740,0071595





80

- для Н2О

0,02360810,5444020,0128523





81

- для Zr в оболочке

0,04252150,1299220,0055245





82

- для Zr в кожухе

0,04252150,0384520,001635






7. Температура нейтронного газа

 

7.1 Определение микросечений поглощения компонент при

Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

83

- для U-235

485,6368107





84

- для U-238

2,711,9269045





85

- для О2

0,00020,0001422





86

- для Не

0,0070,0049772





87

- для Zr

0,1850,1315414





88

- для Н2О

0,6640,4721271






7.2 Определение макросечений поглощения компонент и суммарного значения в макроячейке


89

-для U-235

485,63681070,00026380,1281110





90

-для U-238

1,92690450,00573060,0110423





91

-для О2

0,00014220,01198880,0000017





92

-для Не

0,00497720,00000030





93

-для Zr

0,13154140,00715950,0009418





Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

94

-для Н2О

0,47212710,01285230,0060679





95             - сумма макросечений для ячейки              0,1281110+0,0110423+0,0000017+

+0+0,0009418+0,00606790,1461647






7.3 Определение замедляющей способности для компонент при E=1эВ и суммарного значения в макроячейке


96

-для U-235

0,1260,00026380,0000332





97

-для U-238

0,0750,00573060,0004298





98

-для О2

0,450,01198880,005395





99

-для Zr

0,1350,00715950,0009665





100

-для Н2О

410,01285230,5269443





101

Замедляющая способности смеси одной ячейки

ΣξΣs(1эВ)


ΣξΣsi(1эВ)

0,0000332+0,0004298+0,005395+ +0,0009665+0,5269443

0,5337688


7.4 Определение температуры нейтронного газа и g-факторов для деления и поглощения

102           Температура нейтронного газа   К580,73·[1+1,4·(0,1461647/0,5337688]803,36





 

103

Фактор, учитывающий отклонение сечений поглощения и деления от закона 1/v при усреднении по спектру Максвелла

gа5 (gf5)

-

Принимается по справочным данным по Tнг с использованием линейной интерполяции

-

0,935

ядерный реактор нейрон

8. Усреднение микросечений поглощения и деления по спектру Максвелла для отдельных компонент


№НазваниеОбозначениеРазмерностьФормулаРасчетРезультат







104

Поглощения: - для U-235

342,2137917





105

- для U-238

1,4522269





106

- для О2

0,0001072





107

- для Не

0,0037511





108

- для Zr

0,0991373





109

- для Н2О

0,3558224





110

Деления: - для U-235

291,6082383






9. Усреднение макросечений поглощения и деления по спектру Максвелла для отдельных компонент и в целом для топлива в макроячейке


111

Поглощения: - для U-235

342,21379170,00026380,090276





112

- для U-238

1,45222690,00573060,0083221





Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

113

- для О2

0,00010720,01198880,0000013





114

- для Не

0,00375110,00000030





115

- для Zr

0,09913730,00715950,0007098





116

- для Н2О

0,35582240,01285230,0045731





117

- для топлива

++0,090276+0,0083221+0,00000130,0985994





118           - сумма 0,090276+0,0083221+0,0000013+0+

+0,0007098+0,00457310,1038823





 

119

Деления: - для U-235

291,60823830,00026380,0769263






10. Расчет транспортных макросечений для отдельных компонент и в целом для топлива в макроячейке


120

- для U-235

150,00026380,003957





121

- для U-238

90,00573060,0515754





122

- для О2

3,60,01198880,0431597





123

- для Не

0,660,00000030,0000002





124

- для Zr

6,140,00715950,0439593





125

- для Н2О

0,01285230,4274288





126           - для топлива      ++0,003957+0,0515754+0,04315970,0986921






127           - сумма 0,0986921+0,0000002+0,0439593+

+0,42742880,5700804






11. Расчет замедляющей способности в резонансной области для отдельных компонент и в целом для макроячейки


128

- для U-235

0,090,00026380,0000237





129

- для U-238

0,070,00573060,0004011





130

- для О2

0,460,01198880,0055148





131

- для Zr

0,140,00715950,0010023





132

- для Н2О

40,40,01285230,5192329





133           - сумма 0,0000237+0,0004011+0,0055148+

+0,0010023+0,51923290,5261748






12. Расчет замедляющей способности быстрых нейтронов для отдельных компонент и в целом по макроячейке


134

- для U-235

0,050,00026380,0000132





135

- для U-238

0,060,00573060,0003438





136

- для О2

0,430,01198880,0051552





137

- для Zr

0,140,00715950,0010023





138

- для Н2О

18,10,01285230,2326266





Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

139           - сумма 0,0000132+0,0003438+0,0051552+

+0,0010023+0,23262660,2391411






13. Расчет транспортных макросечений быстрых нейтронов для отдельных компонент и по макроячейке в целом


140

- для U-235

7,80,00026380,0020576





141

- для U-238

7,70,00573060,0441256





142

- для О2

3,60,01198880,0431597





143

- для Zr

6,10,00715950,043673





144

- для Н2О

9,50,01285230,1220969





145           - сумма 0,0020576+0,0441256+0,0431597+

+0,043673+0,12209690,2551128






14. Определение длинны диффузии, длины замедления и длины миграции

 

.1 Длина диффузии


146

Квадрат длины диффузии

5,628609





147

Длина диффузии

2,372469






14.2 Длина замедления


Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

148

Отношение

-/0,52617480,1974293





149

Относительная граничная энергия

-Методом подбора-4,7303901





150

Энергия тепловых нейтронов

эВ0,06914





151

Граничная энергия

0,06914∙4,73039010,32706





152

Граничная летаргия

-15,62627





153

Возраст тепловых нейтронов

85,37832





154

Длина замедления

9,24004






14.3 Длина миграции


155Площадь миграции5,628609+85,3783291,00693







156

Длина миграции

9,53976






15. Определение числа нейтронов деления на один акт поглощения


157

Число нейтронов деления на один поглощенный тепловой нейтрон

-1,8881





 

16. Расчет коэффициента размножения на быстрых нейтронах

Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

158

Объем воды на 1 см2 высоты блока

74,7175





159

Объем уранового блока

46,0837





160

Возможность нейтрона испытать первое взаимодействие в блоке с U-238

Р

-

29,40602



161

Коэффициент размножения на быстрых нейтронах в урановом блоке, когда блок окружен бесконечным замедлителем

1,0012





162

Коэффициент размножения на быстрых нейтронах

1,0123






17. Определение вероятности избежать резонансного захвата для отдельных компонент и общей вероятности избежать резонансного захвата для макроячейки


163

Температурная поправка

-1,09533





164

Средняя хорда, характеризующая пробеги нейтронов в пределах блока горючего

12,22





165

Эффективный резонансный интеграл для U-238

барн13,5094





166

Вероятность избежать резонансного захвата для U-238

φ8

-

0,8632



167

Эффективный резонансный интеграл для U-235

барнСправочная величина-271





168

Эффективный резонансный интеграл для кислорода

0





169

Эффективный резонансный интеграл для Zr

3

Эффективный резонансный интеграл для гелия

0





171

Эффективный резонансный интеграл для воды

0





172

Вероятность избежать резонансного захвата для U-235

-0,873





173

Вероятность избежать резонансного захвата для материала кожуха

0,9907





174

Вероятность избежать резонансного захвата для материала оболочки

0,969





175

Общая вероятность избежать резонансного захвата

0,86320,8730,9690,99070,7234






18. Определение коэффициента использования тепловых нейтронов


Название

Обозначение

Размерность

Формула

Расчет

Результат

176

Коэффициент использования тепловых нейтронов

-0,9468






19. Расчет коэффициента размножения в бесконечной среде


177

Коэффициент размножения в бесконечной среде

K∞

-

νa · ε · θ · φобщ

1,8881· 1,0123· 0,9468·0,7234

1,30909


20. Расчет коэффициента размножения в активной зоне конечных размеров


178

Эффективная высота активной зоны

340,763





179

Эффективный радиус активной зоны

304,493/2 +8 160,247





180

Геометрический параметр

Bг2

1/см2

0,00031



181

Материальный параметр

Bм2

1/см2

Так как реактор находится в критическом состоянии Bг2 = Bм2

0,00031

182

Условие большого реактора

Bг2·τ

-

Bг2·τ «1

0,00031·85,37832

0,0264673

183

Эффективный коэффициент размножения

1,27317






21. Определение реактивности на горячее неотравленное состояние реактора без мощности на начало кампании

184

Реактивность на горячее состояние реактора

-0,21456







Вывод


В результате работы были определены эффективный коэффициент размножения и реактивность для реактора типа ВВЭР в начале кампании в неотравленном горячем состоянии при нулевой мощности.

Величина реактивности в начале кампании в неотравленном горячем состоянии при нулевой мощности компенсирует следующие эффекты:

) выгорание и шлакование топлива за кампанию реактора;

) стационарное и нестационарное отравление реактора Xe-135;

) стационарное отравление реактора Sm-139;

) мощностной эффект реактивности.

Список использованных источников

1. Ганев И.Х. Физика и расчет реактора: Учеб. пособие для вузов / Под общ. ред. Н.А. Доллежаля - М.: Энергоатомиздат, 2011. 386 с.

. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / Под ред. Н.В. Кузнецова - М.: Энергия, 2010. 296 с.

. Галанин А.Д. Введение в теорию ядерных реакторов на тепловых нейтронах. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. 536 с.

. Алешин В.С., Саркисов А.А. Ядерные реакторы: Учеб. пособие для вузов - Л.: Судпромгиз, 2009. 372 с.

. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов: Учеб. пособие для вузов / Г.Г. Бартоломей, Г.Б. Бать, В.Д. Байбаков, М.С. Алтухов; Под ред. Г.А. Батя - М.: Энергоатомиздат, 2008. 512 с.

Похожие работы на - Нейтронно-физический расчет реактора типа ВВЭР

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!