double arrow

Эффективность и интерференция РО СУЗ

Занятие 9 (16.05.11)

Средства воздействия на реактивность.

1.1. Выбор определяется назначением реактора, его конструктивными и физическими особенностями, балансом реактивности в кампании.

1.2. Баланс реактивности реакторов различного назначения, который определяет эффективность средств воздействия на реактивность, выбор их конструкции и способ размещения в реакторе (прозрачки)

1.3. Способы регулирования плотностью потока в реакторе:

-регулировка скоростью образования нейтронов (изменение концентрации делящегося вещества – перемещаемые ТВС, раствор или расплав в растворных и жидкосолевых реакторах, непрерывная подача микротвэлов и т.д.);

- управление скоростью образования тепловых нейтронов (концентрация замедлителя),

- скоростью поглощения (управляемые (твердые, жидкие и газообразные) и выгорающие поглотители с сечением более 100 барн)

- утечкой (изменение характеристик отражателя)

- достоинства и недостатки каждого способа, области применения.

 

 

Материалы

(прозрачка)

тип поглотителя, свойства материалов, преимущества и недостатки


ПОГЛОЩАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Материал Температура плавления, ºС Плотность, г/см3 sа(0,025эВ), 10-24 см2 Резонансный интеграл, 10-24 см2 Применяемые композиции
10В 2,4 - Н3ВО3, В4С, BN, SiB6, MeB(2,6,12), В4С-Al(бораль), бористые стали и сплавы
Бор (18% 10В) (естественный) 2,4
Кобальт 8,7 -
Диспрозий 8,6 Dy2O3, Dy2O3×TiO2, Dy2O3×2TiO2
Эрбий 9,1 - Er2O3 – UO2
Европий 5,2 Eu2O3, Eu2O3+Me
Гадолиний 8,0 Gd2O3 – UO2
Гафний 13,1 Hf, Hf-Zr, Hf-Dy, Ni-In-Sm-Hf
Кадмий 8,6 - Cd
Индий 7,3 Ag(80%)-In(15%)-Cd(5%)
Серебро 10,5
Иридий 22,4 -
Самарий 7,8 Sm2O3
Железо 7,9 2,5 2,3 регуляторы

A. Вид и форма РО СУЗ




(прозрачки, по пособию)

Особенности РО СУЗ быстрых реакторов

(карбид бора, резонансные поглотители, нейтронная ловушка)

Эффективность и интерференция РО СУЗ

От чего зависит эффективность РО СУЗ («вес», компенсирующая способность, поглощающая способность)

- вид поглотителя (сечение поглощения), но это справедливо только для «тонких» поглотителей, выгорающих поглотителей и РО СУЗ быстрых реакторов. При поглотители - «черные». При диаметре стержня более 10 мм все поглотители с сечением поглощения более 100 барн – «черные»;



- размер органа (радиус, площадь поглощения) (прозрачка);

Для цилиндрического реактора с центральным «абсолютно черным» стержнем при Rр>>Rст из решения уравнения диффузии с внутренней границей

Rстэф – радиус на котором плотность потока нейтронов можно считать равной нулю (рисунок)

lтр – транспортная длина пробега нейтронов в среде, окружающей стержень

Следовательно – эффективность центрального стержня в таком приближении определяется, прежде всего площадью миграции нейтронов и размерами реактора, и слабо зависит от размера самого стержня. Увеличивать размеры поглощающего стержня в большом реакторе не имеет смысла (кластер ВВЭР-1000, стержни РБМК – 179 штук). Что не соответствует действительности для комбинированных органов (с топливной догрузкой) и небольших реакторов, где зависимость от размеров очень сильная. Видно, также, что эффективность РО СУЗ в быстром реакторе при одинаковых прочих условиях гораздо меньше по сравнению с реактором на тепловых нейтронах из-за меньшей площади миграции нейтронов.

Эффективность полностью погруженного стержня, расположен­ного на радиусе r, выражаетсячерез эффективность центрального стержня в виде

, (4.8)

где — плотность невозмущенного потока нейтронов в цен­тре реактора и на радиусе r соответственно. Теория возмущений – распределение плотности потока нейтронов в реакторе. Это - главная зависимость!;

Интерференция стержней.При размещении в активной зоне реактора не одного, а нескольких поглощающих стержней суммарная эффективность их может быть не равна сумме эффективности каждого.

Это неравенство возникает вследствие искажения поля нейтронов, характер которого может быть иллюстрирован эпюрами (рис. 4.2). Эпюры показывают, что при близком расположении стержней (стержни 2 и 3) их суммарная эффективность будет уменьшаться, а при достаточно удаленном расположении (стержни 3 и 4) —увеличиваться.

Эффект изменения суммарной эффективности называют интерференцией стержней.

Изменение реактивности при извлечении стержня может быть, найдено из соотношения

(4.9)

где k(Н) — эффективность полностью погруженного стержня; H — высота активной зоны.

Рис. 4.2. Иллюстрация интерференции стержней:

1 — активная зона; 2 — центральный стержень; 3 - близко расположенный стержень; 4 — удаленный стержень; 5 — невозмущенная плотность потока; 6 — плотность потока нейтронов, возмущенного введением центрального стержня

Рис. 4.3. Зависимость эффективности стержня регулирования от его положения по высоте активной зоны

Глубина погружения РО СУЗ в активную зону. Изменение реактивности при извлечении РО. Градуировочная характеристика – интегральная и дифференциальная.

Если принять

, (4.10)

 

В зависимости от положения в активной зоне – интегральная характеристика:

Дифференциальная характеристика:

(показать на рисунках смещенные и несмещенные градуировочные характеристики)

Изменение реактивности при выведении стержня из реактора приведено на рис. 4.3. Следует заметить, что в реальных условиях распределение потока нейтронов по высоте реактора может отли­чаться от синусоидального, поэтому кривые веса (эффективности) стержней регулирования будут иметь другой вид.

При zблизком к H/2 имеет место линейная зависимость эффективности стержня от z. Поэтому обычно стержни АР в рабочем состоянии располагают по высоте вблизи центра активной зоны.

Следует отметить, что приведенные формулы расчета эффективности стержней являются оценочными, полученными в одногрупповом диффузионном приближении. Они могут служить лишь для оценки размеров стержней, их размещения и числа. Для надежного определения эффективности стержней необходимо использовать сложные физические расчеты на ЭВМ и результаты измерений на полномасштабных критических сборках.

-

2.2. Изменение эффективности РО СУЗ в зависимости от различных факторов:

- расстояние от центра реактора (рис);

- распределение топлива (режим частичных перегрузок, профилирование топлива);

- одна или несколько критмасс, гетерогенность реактора;

- наличие других поглотителей (качественная картинка интерференции, физическая природа);

- наличие возмущений конструкционного или экспериментального характера влияющие на это распределение (порассуждать по картинкам с картограммами).

 

2.3. Методы определения эффективности РО СУЗ (самостоятельно, вспомнить курс ЭРФ)

- асимптотического периода;

- обратного умножения;

- сброса стержня;

- стреляющего источника;


 






Сейчас читают про: