Контрольна робота
ПАРАМЕТРИ ОСНОВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ЯЕУ
1. Параметри ядерного реактора
У процесі вибору параметрів теплоносія першого контуру і розрахунку витрат середовищ в контурах двоконтурної ЯЕУ визначені деякі параметри ядерного реактора - тиск теплоносія, температура на вході і виході з ядерного реактора, витрата теплоносія через активну зону і теплова потужність реактора.
Для повної характеристики ядерного реактора необхідно визначити також завантаження ядерного палива в активну зону і массогабарітниє показники реактора.
Для ядерного реактора корпусного типу, що працює в складі двоконтурної установки, завантаження ядерного палива визначається його потужністю і заданої кампанією, а також реально досяжною в даний час глибиною вигоряння ядерного палива.
Активну зону ЯР слід проектувати так, щоб можна було збільшити її кампанію. Цього можна досягти збільшенням завантаження палива за рахунок використання вигоряючими поглиначів (наприклад, гадолінію, який добре профілюється по активній зоні; інтенсивність його вигоряння може бути організована соотвествующей інтенсивності вигоряння палива) і збільшенням глибини вигоряння палива. Крім того, вживають заходів для збільшення внеску вторинного палива, що утворюється в результаті участі в нейтронно-фізичні процеси неделящимся матеріалу U 238.
У таких реакторах для забезпечення більш глибокого вигоряння палива спочатку в активну зону можна завантажити канали з паливом різного збагачення ізотопом U 235. Кампанію реактора ділять на кілька періодів - зазвичай три періоди. В кінці кожного періоду з центральної частини активної зони, де паливо вигоряє найбільш інтенсивно, вивантажують канали з гранично використаним паливом. На їх місце перевантажують канали із середньої частини активної зони, де через менш інтенсивного використання палива залишається значна частина працездатного урану. Аналогічно перевантажуються канали з периферійної частини в середню частину. Канали зі свіжим паливом завантажують у периферійну частину активної зони. У процесі такого перевантаження каналів досягається досить глибока ступінь використання ядерного палива. Наприклад, в сучасних ядерних реакторах великої потужності (порядку 3000 МВт) при вихідному збагаченні палива підживлення в 4,4% ізотопом U 235 і кампанії реактора в 3х7000 годин (3 періоди по 7000 годин) досягнута глибини вигорання R=30 ... 40 ( до 44) МВт-сут/кг (на 1 кг завантажуваного урану - суміші U 235 і U 238). Енергія, вироблена за час кампанії, складе
Е=Q яр ном? t, МВт? год, (1)
де Q яр ном - номінальна потужність ЯР, МВт;
t - кампанія, ч. У нашому випадку t=3 х 7000=21000 годин. Вона задається або приймається по прототипу.
Завантаження урану в активній зоні реактора складе
М U=Е/(R? 24), кг, (2)
де Е - енергія, вироблена за час кампанії, МВт · год;
R - глибина вигоряння палива, МВт · добу/кг.
До теперішнього часу в практику експлуатації ядерних реакторів впроваджується чотириразова перестановка тепловиділяючих збірок. Це дозволяє спільно з іншими заходами (у тому числі застосування гадолінію в якості вигоряючими поглинача) помітно збільшити компанію активної зони. За рахунок збільшення рівномірності енерговиділення в активній зоні вдалося значно збільшити глибину вигоряння палива R (величина R доведена до 50 ... 60 МВт · добу/кг) при практично тій же тривалістю між перевантаженнями (+6800 ... 7000 годин). Тоді тривалість компанії складе
t=4 х (+6800 ... 7000)=27200 ... 28000 годин.
Дослідження цього питання показують, що в перспективі глибина вигоряння R може бути доведена до значення порядку 70 МВт-сут/кг.
Габарити активної зони визначають, виходячи з потужності ядерного реактора і прийнятої в розрахунок енергонапряженності активної зони (потужність, що генерується в одиничному обсязі активної зони) q. Величина q визначається компонуванням активної зони і її поверхні тепловіддачі, допустимої тепловим навантаженням, ступенем нерівномірності тепловиділень в активній зоні, гідродинамікою потоку теплоносія та ін. На початковій стадії проектуванні ЯЕУ значення q можна прийняти по прототипна ядерному реактору. Тоді обсяг активної зони
V аз=Q яр ном/q, м 3. (3)
Для визначення розмірів активної зони можна задатися співвідношенням висоти і діаметра активної зони Н аз/D аз, тоді отримане значення обсягу активної ...
