Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Перспективные приложения ядерных технологий»

Все доклады секции


Зависимость kэфф от геометрии для кольцевых и полукольцевых реакторов

Соболев А.В.

Обнинский государственный технический университет
атомной энергетики

На сегодняшний день всё более актуальным становится вопрос о разработке ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с установленной электрической мощностью более 1500МВт. Однако, увеличение мощности ЯЭУ с цилиндрической активной зоной вызывает ряд сложностей, среди которых имеется и такая, как увеличение неравномерности энерговыделения. Один из способов разрешения подобных проблем - поиск геометрических форм ЯЭУ, для которых эти проблемы стоят не так остро. Таким решением могут стать реакторы с кольцевой или полукольцевой активной зоной.

В работе проведён оценочный расчёт в односкоростном диффузионном приближении эффективного коэффициента размножения нейтронов для реакторов типа ВВЭР с кольцевой и полукольцевой активной зоной для значений соотношения между внешним и внутренним радиусами k=1,2; 1,5; 2. Расчёт kэфф для реакторов с кольцевой и полукольцевой активной зоной осложняется определением нулей функции распределения плотности нейтронного потока по радиусу активной зоны.

Построены графики, представляющие зависимость эффективного коэффициента размножения нейтронов от геометрических размеров активной зоны кольцевых и полукольцевых реакторов.

Проведено численное моделирование гетерогенно заполненной активной зоны кольцевого реактора для оценки расхождений результатов, полученных в односкоростном диффузионном приближении.

Разработана картограмма первой загрузки для кольцевого реактора с размерами активной зоны: 3659 мм – внешний радиус, 1722 мм – внутренний радиус, 1730 мм – высота. Картограмма построена на основе следующих предположений: реактор работает по трёхлетнему топливному циклу; обогащение свежего топлива 4,4% по 235U; часть ТВС профилированы по обогащению топлива; ТВС с обогащением 4,4% столько же, сколько ТВС с обогащением 3,2% и 2%.

Для смоделированной активной зоны определена:

·         величина Доплер эффекта,

·         компенсирующая способность регулирующих стержней,

·         средняя плотность нейтронного потока,

·         средняя удельная энергонапряжённость объёма активной зоны.

Полученные результаты позволяют утверждать, что: 1)кольцевые и полукольцевые реакторы имеют право на существование; 2)имеет смысл проводить дальнейшие исследования характеристик этих реакторов. Получены данные, необходимые для дальнейших исследований.

Литература

1.        Расчёт ядерного реактора на тепловых нейтронах: Г.Я. Румянцев. М.: Атомиздат, 1967

2.        Расчёт геометрических параметров кольцевых реакторов: Сборник тезисов ВНКСФ – 10. Екатеринбург – Москва, 2004, часть 1, стр. 410.

3.        Основное оборудование реакторного отделения: Материалы службы подготовки кадров  Балаковской АЭС.

4.        Конструирование основного оборудования АЭС: В.М. Будов, В.А. Фарафонов. М.: Энергоатомиздат, 1985

5.        Эксплуатационные режимы ВВЭР: Ф.Я. Овчинников, В.В. Семёнов. М.: Энергоатомиздат, 1988