Сборник тезисов докладов IX Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2006

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность ядерных технологий»

Все доклады секции


НОВАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ОТРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕАКТОРА КСЕНОНОМ И САМАРИЕМ В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ

Мельникова В.Н., Валуев И.Б., Кузьмин А.В., Белоусов А.Г.

Томский политехнический университет

На безопасную эксплуатацию ядерных реакторов на тепловых нейтронах оказывают влияние разнообразные эффекты реактивности, среди них наиболее весомыми являются отравления реактора ксеноном и самарием. Оба элемента имеют большие сечения поглощения нейтронов (на 3 - 5 порядков больше, чем 235U).

Пристальное внимание обращено на Xe, т.к. отравление данным нуклидом является наиболее динамичным процессом. Отравление же Sm характеризуется вялым протеканием процесса и незначительным влиянием на реактивность. Однако следует заметить, что при определенных условиях эффект отравления самарием может стать доминирующим.

В процессе эксплуатации реакторов оператор должен ясно представлять физику процессов отравления. Аналитическое решение для многомерного реактора получить крайне затруднительно, но достаточно удовлетворительные результаты дает точечная модель. Однако и эти решения являются довольно громоздкими.

Поэтому получение и обоснование простых алгоритмов графического определения отравления являются актуальными
для облегчения изучения физики процессов отравления и наработки навыков оперативного управления реактором. Впервые наиболее подробное изложение и применение графоаналитического метода появилось в книге Владимирова В.И. «Практические задачи по эксплуатации ядерных реакторов».

В работе предложены новые графоаналитические алгоритмы решения задач отравления ксеноном и самарием. Особенностью алгоритма по ксенону является определение характерных точек процесса отравления с использованием графиков параметров отравления (предлагаемых нами) и нахождения промежуточных значений с помощью аппроксимаций.

Алгоритм применим для решения задач отравления ксеноном в переходных режимах как со стационарного, так и с естационарного
по ксенону уровней. При этом, также как в методике Владимирова, используются понятия квазиравновесной концентрации йода и условного учтенного (неучтенного) ксенона.

Проведена апробация данного алгоритма на конкретных задачах с подъемом и снижением мощности, с остановом реактора.

Новый графоаналитический метод позволяет:

·         отстроить кривую отравления «целиком», что делает его более наглядным в отличие от метода Владимирова, требующего пошагового построения;

·         ускорить оперативность оценки динамики ксенона.

Применение графических алгоритмов для оценки динамики самария реализовано в задачнике Владимирова только для оценки поведения прометия и радиационного отжига «старого» самария
при повторном подъеме мощности.

В результате проведенных работ удалось не только уточнить ранее предложенный нами графоаналитический алгоритм, но и впервые выделить из него части, отражающие их физический смысл. Его особенность – учет слагаемого, отвечающего за потерю реактивности, обусловленную распадом «старого» прометия, имеющегося в наличии на момент перехода на другую мощность и последующим отжигом образующегося из него Sm. На определении каждого слагаемого строится новый алгоритм: поэтапно отстраивается каждое слагаемое с помощью заранее подготовленных графиков и для получения окончательного результата кривые складываются.

Апробация данного алгоритма показала, что новая методика позволяет заметно уточнить результаты расчета динамики самария и расширить область ее применения.