Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность ядерных технологий»

Все доклады секции


ОСОБЕННОСТИ НОВОГО АЛГОРИТМА ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ОТРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕАКТОРА САМАРИЕМ

Глущак В.Н., Валуев И.Б., Кузьмин А.В.

Томский политехнический университет

На недостаточную полноту информации о влиянии отравления теплового реактора самарием 149Sm на переменных режимах  указывалось в [1], где впервые была предложена номограмма расчета отравления при останове реактора с любого уровня мощности.

Для практических задач в [2] процедура экспресс-оценки включает использование графиков установления равновесного отравления, применения графических алгоритмов для оценки поведения прометия 149Pm (отравления самарием в прометиевом провале) и радиационного выжига «старого» самария при последующем изменении мощности. Правомерность применения этого набора графических алгоритмов не показана и, по нашим оценкам, он не позволяет получить достаточную точность расчетов на отдельных режимах.

В качестве материала экспресс-оценки могут служить графические решения для отдельных режимов и полученные на их основе аппроксимации основных характеристик процесса. Так в работе [3], при рассмотрении режимов выхода «свежего» реактора на заданную мощность и переходных режимов с мощности на мощность после достижения равновесного отравления самарием, получены новые зависимости для времени установления равновесного отравления, параметров максимума отклонения и времени выхода на равновесное значение. Для определения отравления самарием в режимах установления равновесного отравления «свежего» реактора и останова предложена новая номограмма [4]. В отличие от номограммы работы [1], она позволяет определить полную потерю реактивности на этом временном отрезке работы реактора. Точность номограммы можно улучшить, разбив ее на несколько интервалов по времени.

Поиск универсального графического алгоритма, применимого для любого нестационарного процесса, простого в исполнении и понятного с точки зрения физики, является актуальным. Целью данного сообщения является ознакомление с новой методикой экспресс-оценки динамики Sm на переменных режимах.

Принципиальная возможность приведения общего решения для переменных режимов к графическому алгоритму показана в работе [5]. Трудоемкость его исполнения потребовала дальнейшего анализа и существенной доработки алгоритма, что и легло в основу теории новой методики [6].

Уравнение для любого переходного режима  с произвольными начальными условиями по ядерным концентрациям самария и прометия можно представить в виде графического алгоритма, выраженного через потерю реактивности за счет отравления самарием

где  — эффективный период полувыгорания самария,  — период полураспада прометия;  — эффективное микроскопическое сечение радиационного захвата самария;  — постоянная распада прометия;  — значение плотности потока нейтронов на новом уровне мощности; текущее, начальное и равновесное значения потери реактивности за счет отравления Sm; потенциальные глубины прометиевого провала на новом режиме и в начале переходного процесса.

В уравнении выделяются физически понятные слагаемые. Первые два определяют потерю реактивности за счет накопления «свежего» самария на новом уровне мощности, последнее – выбег реактивности за счет выжига «старого» самария, накопившегося в активной зоне на момент перехода на новую мощность. Третье слагаемое, ранее в методике [2] не учитываемое, означает потерю реактивности, обусловленную распадом «старого» прометия, имеющегося в наличии на момент перехода на другую мощность и последующим отжигом образующегося из него Sm.

Основные шаги нового графоаналитического алгоритма включают:

·   построение совмещенных графиков изменения мощности реактора и изменения концентрации прометия по известному графическому алгоритму;

·   определение кривой потери реактивности за счет  накопления «свежего» самария на новой мощности N2 либо по графику установления равновесного отравления Sm, либо по таблицам расчетных данных, которые, как правило, имеются в штатном альбоме ядерно-физических характеристик теплового реактора;

·   построение кривой высвобождения реактивности за счет отжига «старого» самария с периодом полувыгорания Sm;

·   построение в единицах реактивности кривой выжига «старого» прометия (удобно проводить по специально подготовленному для данного реактора графику);

·   получение окончательного результата путем сложения кривых.

Апробация алгоритма в сравнении с методикой [2] проведена в работе [7]. В качестве примеров выбраны режимы выхода на мощность «свежего» условного теплового реактора [2] с последующим подъемом и снижением мощности после установления равновесной концентрации по прометию. Анализ результатов показывает, что новая методика позволяет заметно уточнить результаты отравления самарием в переходных режимах.

Литература

1.        Саркисов А.А., Пучков В.Н. Физика переходных процессов в ядерных реакторах. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 232 с., ил.

2.        Владимиров В.И. Практические задачи по эксплуатации ядерных реакторов. Изд. 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Атомиздат, 1986. - 304 c., ил.

3.        Валуев И.Б., Горлов Р.П., Кузьмин А.В. Изменение отравления условного теплового реактора самарием на переменных режимах // Известия Томского политехнического университета. - 2003. - том 306. - № 2. - с. 67-71.

4.        Кузьмин А.В. Применение номограмм для расчета отравления теплового реактора самарием // Известия Томского политехнического университета. - 2004. - том 307. - № 1. – с. 78-81.

5.        Глущак В.Н., Кузьмин А.В Определение констант в уравнении отравления теплового реактора самарием с произвольными начальными условиями.// Современные техника и технология: Труды X междунар. научно-практ. конф. молодых ученых. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – т.1. – с.15-16.

6.        Глущак В.Н., Валуев И.Б., Кузьмин А.В. Графоаналитический расчет отравления самарием теплового реактора на переменных режимах (теоретические основы метода).// Матер. 10 Всероссийской науч.-техн. конф. «Энергетика: экология, надежность, безопасность». - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – с. 241-245.

7.        Валуев И.Б., Глущак В.Н., Кузьмин А.В. Графоаналитический расчет отравления самарием теплового реактора на переменных режимах (примеры применения метода) // Матер. 10 Всероссийской науч.-техн. конф. «Энергетика: экология, надежность, безопасность». - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – с. 237-240.