ідставивши знайдені і відомі значення у формулу 1.5, одержимо:
Площа проходу теплоносія в осередку визначається за такою форумі:
Тоді площа, яка припадає на один елемент:
Різниця теплосодержания теплоносія на виході знаходиться за формулою 1.7:
Необхідна для відводу тепла швидкість визначається в максимально напружено тепловиділяючі елементи з рівняння балансу тепла:
Таким чином, вийшла швидкість прокачування теплоносія задовольняє встановленим вимогам (n lt; 10 м/с - для рідких металів).
3. Фізичний розрахунок реактора
. 1 Розрахунок ядерних концентрацій
Обчислення ядерних концентрацій виробляють для кожного елемента активної зони і відбивача. Ядерна концентрація знаходиться за формулою
де g - вагова концентрація елемента,
a - атомна вага елемента.
Якщо в якості палива використовують уран, збагачений до величини (%) ізотопом, то
,
де - концентрація ядер урану.
У нашому випадку паливом є суміш двоокису урану - 235 (UO 2) і двоокису торію - 232 (ThO 2), c масовою часткою урану 4%. Оскільки паливо складається з різних речовин (ThO 2 і UO 2), а вміст оксиду торію значно більше, ніж оксиду урану, концентрація палива буде визначатися тільки оксидом торію. Ядреная концентрація палива розраховується наступним чином:
Розрахунок окремих елементів, що входять в паливо здійснюється наступним чином:
,
,
Склад оболонки ТВЕЛ наступний: цирконій (0,99); ніобій (0,01). Розрахунок для концентрацій кожного елемента здійснюється наступним чином:
;
Теплоносієм в реакторі є вода. Розрахунок концентрацій для води і для її елементів проводиться наступним чином:
3.2 Розрахунок площ і часткою матеріалу в комірці
Радіус паливної таблетки становить:
Площа осередку становить:
Площа перетину проходу теплоносія на 1 елемент:
Площа паливної таблетки визначається за формулою:
Визначимо частки матеріалів:
. Частка сповільнювач і теплоносія:
.
. Частка палива:
. Частка конструкційних матеріалів:
3.3 Розрахунок мікро- і макросеченій для «холодного» реактора
Оскільки осередок реактора складається з декількох зон з різними ядерними властивостями, необхідно розрахувати нейтронно-фізичні характеристики (перетину взаємодії, що уповільнюють властивості) для кожної зони. Температура всіх елементів реактора приймається рівною 20 ° С.
Необхідність обробки перетинів пов'язана з тим, що їх значення, наведені в довідниках, відносяться до енергії нейтронів E=0,0253 еВ відповідної при розподілі нейтронів по спектру Максвелла найбільш вірогідною швидкості v=2200 м/с.
При фізико-нейтронних розрахунках всі поперечні перетину повинні бути віднесені до середньої швидкості нейтронів. Слід зазначити, що максвелловскую спектр теплових нейтронів поступово переходить в спектр замедляющихся нейтронів при температурі 293 К при енергії приблизно рівною E=0,2 еВ, яка називається енергією зшивання .
У реальних середовищах розподіл теплових нейтронів не збігається в точності з розподілом Максвелла, оскільки має місце поглинання теплових нейтронів (спектр зрушать в область великих енергій).
Для зручності розрахунків в теорії реакторів прийнято, що теплові нейтрони розподілені по спектру Максвелла, але мають більш високу ефективну температуру (температура нейтронного газу - Т НГ), яка перевищує температуру сповільнювача. Поперечні перерізи поглинання і ділення, віднесені до середньої швидкості теплових нейтронів, визначаються за формулами:
(3.1)
(3.2)
де - табличні значення перетинів;
fa, ff - поправочні коефіцієнти, що враховують відхилення перетину поглинання і ділення від закону 1/v2.
У теплових реакторах температура нейтронного газу перевищує температуру середовища на 50-100 °.
Мікроскопічні перерізи розсіяння практично не залежать від енергії теплових нейтронів, тому безпосередньо можна скористатися для них табличними даними.
Мікроскопічне транспортний перетин розраховується за наступною формулою:
(3.3)
де - табличні значення.
Макроскопічні поперечні перерізи обчислюються наступним чином:
(3.4)
уповільнює здатність речовини можна оцінити по такому співвідношенню: <...
