Размеров активной зоны реактора и ТВС

Геометрические размеры тепловыделяющей сборки определяются допустимой тепловой нагрузкой теплопередающей поверхности тепловыделяющих элементов, а размеры активной зоны – размером, числом ТВС и их шагом в решетке.

Одним из основных показателей энергонапряженности активной зоны реактора является объемное удельное энерговыдление, под которым понимают количество энергии, выделяющейся в единице объема за единицу времени q_v, МВт/м³.

Наиболее общий показатель энергонапряженности реактора - среднее удельное энерговыделение в активной зоне, определяемое как отношение тепловой мощности реактора к объему активной зоны: , МВт/м³. Для водо - водяных реакторов с водой под давлением значение удельного объемного тепловыделения может изменяться в пределах = 80…120 МВт/м³.

Общий подход в определении геометрических размеров активной зоны заключается в том, что для начала задаются величиной и находят объем активной зоны:

, м³ (1.1)

где - тепловая мощность реактора, МВт.

Далее задаются отношением высоты активной зоны к ее диаметру, исходя из минимальной утечки нейтронов через поверхность цилиндрической активной зоны, при которой достигается минимальный критический объем:

. (1.2)

После этого определяют эквивалентный диаметр и высоту активной зоны , которые для цилиндрического реактора равны, м:

, . (1.3)

Если в задании по курсовому проектированию заданы тип ЯЭУ, конструкция ТВС, размеры активной зоны ядерного реактора, т.е высота и эквивалентных диаметр активной зоны, в этом случае

Объем активной зоны определяется:

, м³ (1.4)

- эквивалентный диаметр активной зоны, м;

- высота активной зоны, м.

Среднее объемное энерговыделение в активной зоне:

, МВт/м³. (1.5)

В соответствии с заданными размерами решетки ТВС определяются площадь ячейки. Ячейка активной зоны реактора представляет собой объем, занимаемый ТВС с относящимся к нему замедлителем.

Площадь поперечного сечения ячейки в случае треугольной решетки ТВС:

для бесчехловой тепловыделяющей сборки:

, м² (1.6)

для чехловой тепловыделяющей сборки:

_,м² (1.7)

где - размер ТВС под ключ, м;

δ _твс - толщина кожуха чехловой ТВС, м.

Число ТВС в активной зоне определяется из соотношения:

, шт. (1.8)

где - площадь поперечного сечения активной зоны, м².

В расчет количество ТВС принимается с учетом безусловной симметрии сечения активной зоны и возможности расположения в ней: 157,163,169,175,181 и т.п..

Перед тем как приступить к теплогидравлическому расчету, необходимо выполнить эскиз поперечного сечения ТВС с указанием схемы расположения поглощающих элементов органа регулирования системы управления и защиты (ПЭЛ ОР СУЗ), тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), тепловыделяющих элементов с уран-гадолиниевым топливом (ТВЭГ), центрального канала. Один из возможных вариантов расположения конструкционных элементов в ТВС представлен на рисунке 1.