Физический расчет ядерного реактора
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
.048--0.1950.23O1616--4.551022--0.020.00--3.753.600.00--0.1690.162Не40.178510-32.68810180.112------------------Графит121.658.7810220.8740.0660.003--4.754.4680.00026--0.4170.392Сталь--7.95---0.00130.03122.097--38.660.3110.197--0.8841.072Fe56--6.0451022--0.0241.915--11.413.2010.116--0.6890.798Cr52--1.661022--2.310-32.34--3.86.1020.039--0.0630.101Ni59--7.31021--4.310-33.482--17.320.6090.0325--0.1260.15Ti48--7.9801020--1.310-44.398--4.08.3583.510-3--3.210-36.710-3Mn55--1.311021--110-49.962--2.112.0410.013--2.810-30.0163.2 Оптимизация параметров ячейки и расчет эффективного коэффициента размножения
.2.1 Оптимизация параметров ячейки
Коэффициент размножения бесконечной среды является важной характеристикой активной зоны реактора, т.к. по его величине можно судить о целесообразности продолжения расчёта того или иного варианта.
Коэффициент размножения для бесконечной среды определяется как произведение четырёх сомножителей:
где ?- коэффициент размножения тепловых нейтронов в горючем;
? - коэффициент размножения на быстрых нейтронах;
?- вероятность избежать резонансного захвата;
?- коэффициент использования тепловых нейтронов.
Для расчёта вычисляется каждый сомножитель .Так как задачей расчёта является отыскание оптимальной решетки, то необходимо провести расчёты и сравнить результаты для нескольких вариантов. Что достигается с помощью программы оптимизация.
Расчёт ?
Если топливо применяется в виде сплава или хим. соединения, то ? необходимо рассчитать по следующей формуле:
где - число нейтронов, которое испускается при одном акте деления;
Расчёт ?
Величина ? в гетерогенном реакторе зависит от формы, размеров и расположения топливного блока, а также от диффузионных свойств топлива.
При расчёте величины ? для стержневых и трубчатых ТВЭл можно воспользоваться формулой
где Р - вероятность того, что быстрый нейтрон испытывает какое-либо столкновение с ядром U238.
Если в качестве ядерного горючего используется металлический уран с большим обогащением или уран, разбавленный неделящимся веществом, то второе член формулы нужно умножить на ?1.
Где ?1 - пористость блока по U238.- число ядер U238 в 1 см3 естественного урана; - число ядер U238 в 1 см3 блока.=0.1
,
.
Расчет ?
Т.к. все рабочие каналы содержат сборки ТВЭЛ, то можно использовать способ гомогенизации, при котором все материалы рабочего канала считают равномерно перемешанными.
Реальная ячейка заменяется эквивалентной ячейкой с одним фиктивным цилиндрическим, блоком. Фиктивный блок образуется путем гомогенизации всего содержимого рабочего канала (ядерное горючее, конструкционные материалы, теплоноситель).
Обычно размер фиктивного блока совпадает с радиусом рабочего канала (Rф).
Расчёт ? в этом случае ведут в два этапа. Сначала определяют величину ?ф, представлявшую отношение числа тепловых нейтронов, поглощенных в фиктивном блоке, к общему числу поглощенных тепловых нейтронов:
Для цилиндрического уранового стержня коэффициент экранирования
=,
где I0 и I1 - модифицированные функции Бесселя нулевого и первого порядков, определяемые из таблиц этих функций.
С хорошим приближением
=
Фактор, учитывающий избыточное поглощение нейтронов в замедлителе (E-1):
Затем рассчитывают коэффициент использования тепловых нейтронов до формуле
?=
где ?0 коэффициент использования тепловых нейтронов внутри фиктивного блока.
Рассчитаем объемы (на единицу длинны) которые занимают материалы в ячейке
,
,
,
Сечения, усредненные по фиктивному блоку, рассчитываются по формуле:
,
Из справочника находим длину:
;
,
,
,
,
,
,
Найдем коэффициент использования тепловых нейтронов
Расчет ?
В энергетических реакторах, как правило, применяются сборки ТВЭЛов, которые состоят из нескольких блоков ядерного горячего. Для ячейки со стержневыми блоками
?=,
где ??зам, ??ф-замедляющая способность замедлителя и фиктивного блока; зам,Sф - площадь замедлителя и фиктивного блока;- радиус уранового блока;
Кт - температурный коэффициент;- число стержней в пучке;- радиус пучка;
?1 - пористость блока по урану-238.
Коэффициент Кт имеет вид
,
где ТU - средняя температура урана в К.=293 K
,
,
Находим коэффициент размножения для бесконечной среды:
.
Исходные данные для оптимизации:
Макросечение поглощения в конструкционном материале0.197 [см-1]
Макросечение транспортное в конструкционном материале1.072[см-1]
Макросечение поглощения в теплоносителе0 [см-1]
Макросечение транспортное в теплоносителе0 [см-1]
Макросечение поглощения замедлителя0.0002634 [см-1]
Макросечение транспортное замедлителя0.392 [см-1]
Замедляющая способность замедлителя0.066 [см-1]
Температура горючего (средняя)293 [K]
Сечение рассеивания теплоносителя0 [см-1]
Логарифмический декремент теплоносителя0.429
Макросечение поглощения ТВЭл0.42 [см-1]
Макросечение поглощения топлива0.42 [см-1]
Транспортное макросечение ТВЭл0.7753 [см-1]
Микросечение поглощения U235496 [бн]
Микросечение деления U235422.718 [бн]
Микросечение поглощения U2382.05 [бн]
Обогащение горючего по U2350.033
Пористость блока по U2380.481
Нижнее значение величины шага решетки20 [см]
Верхнее значение величины шага решетки36 [см]
Интервал изменения шага решетки2 [см]
Нижнее значение внешнего радиуса ТВЭл0.4 [см]
Верхнее знач