Оценка эффективной температуры в стерженьковыхтвэлах

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт ЭНИН

Направление подготовки (специальность)

Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг

Кафедра АТЭС

ОТЧЕТ

По лабораторной работе №1

Оценка эффективной температуры в стерженьковыхтвэлах

вариант задания № 21

по дисциплине Физика ядерного реактора

Выполнил студент гр. 5012 ____________ Лежнин А.В.

(Номер группы) (Подпись) (ФИО)

_____ _____________ 20__г.

(Дата сдачи отчета)

Отчет принят:

____________ Лавриненко С.В.

(Ученая степень, ученое звание, должность) (Подпись) (ФИО)

_____ _____________ 20__г.

(дата проверки отчета)

Томск 2015 г.

Таблица №1 – Исходные данные к расчету урано-водной решетки

В качестве возьмём реактор ВВЭР – 440, его решётка имеет такое же строение, тепловая мощность отличается от нашей почти в 4 раза, поэтому, возможно необходимо будет изменить количество ТВС для достаточной энергонапряжённости активной зоны.

Высота активной зоны

Общее число мест (n_мест) – 121;

Число ТВЭЛов (n_твэл) – 114;

Число ПЭЛов (n_пэл) – 6;

Центральные трубки (далее ЦКТ) (n_д) – 1;

Толщина водяного зазора между ТВС ( ) – 1мм.

Температура теплоносителя:

на входе

на выходе

Давление теплоносителя

Объем активной зоны:

Зная объем активной зоны, можем найти эквивалентный диаметр активной зоны:

Определим также площадь поперечного сечения в аз:

Найдем количество ТВС:

Уточняем объем активной зоны и энергонапряженность:

Не учитывая выделения тепла в замедлителе, найдем средний по реактору поверхностный тепловой поток или поверхностный тепловой поток в кассете средней мощности, где - площадь теплообмена, м².

Проходное сечение приходящееся на один ТВЭЛ равно объему воды на 1 см активной зоны в эквивалентной ячейки (S_тн). По параметрам теплоносителя определяем его теплофизические свойства, используя для этого программу “WaterSteamPro”.

Коэффициент теплоотдачи в пучках стержней примем постоянным по высоте, а рассчитывать будем по упрощенным зависимостям. Относительный шаг решетки:

максимальный температурный напор ²стенка-жидкость².

Максимальная температура стенки твэла не должна превышать температуру насыщения ТН при Р = 12,3 МПа Т_нас = 326,57 ºС, чтобы не допустить вскипание ТН. В данном случае запас до закипания составляет 11,57ºС.

; ;

множитель, корректирующий значение потока на средний диаметр оболочки;

толщина и коэффициент теплопроводности оболочки;

диаметр топливной таблетки;

λ_заз – коэффициент теплопроводности газа, которым заполняется газовый зазор;

Процесс расчета максимального перепада температуры на оболочке твэла итерационный. В первом приближении примем температуру на внутренней стенке оболочки

330 . Тогда средняя температура оболочки По этой

температуре находим из [3, с.320, П31] .

Максимальный перепад температуры на оболочке твэла примем равной

Процесс расчета перепада температуры в газовом зазоре.

В первом приближении примем температуру сердечника 465 .

Тогда средняя температура газового зазора По этой температуре при давлении 2 МПа находим из [3, с.313, П13] .

Толщину газового зазора примем 0,065 мм. Тогда диаметр топливной таблетки

Перепад температуры в газовом зазоре примем равным

Максимальный радиальный перепад в топливном сердечнике твэла при постоянной теплопроводности и, учитывая распределение тепловыделения по радиусу цилиндрического твэла в виде модифицированной функции Бесселя , можно записать выражение: .

Если пренебречь зависимостью профиля распределения плотности потока тепловых нейтронов, значение которого в поверхностных слоях топлива более высокое, и взять среднее значение энерговыделения, то получим:

, где средняя теплопроводность горючего при .

Процесс расчета максимальной температуры топливного сердечника итерационный. В первом приближении примем максимальную температуру топливного сердечника Тогда средняя температура сердечника

Коэффициент теплопроводности для этой температуры определим в [6, с.36, П4].

Эффективная температура горючего:

Определим распределение температуры на 0,3r и 0,7r. Для этого воспользуемся формулой, приведенной в [4, стр.210].

- радиус таблетки горючего.

Выполним проверку: должно равняться полученному ранее.

Рис.1. Распределение температуры по радиусу в стержневом твэле (газовый зазор не показан)

Вывод:

В работе проведен расчет эффективной температуры топлива в стержневомтвэле реактора. Параметры теплоносителя подбирались по заданному давлению, поэтому они соответствуют параметрам теплоносителя ВВЭР – 440. По этой причине ВВЭР – 440 был выбран в качестве реактора-прототипа. Была скомпонована активная зона с высокой тепловой мощностью и низкой энергонапряженностью.

Рассчитанная максимальная температура горючего не превышает температуры плавления металлического урана, примерно равной .

Эффективная температура горючего составила

Список использованной литературы

1. ВВЭР-1000: физические основы эксплуатации, ядерное топливо, безопасность/ А.М. Афров, С.А. Андрушечко, В.Ф. Украинцев и др. – М.: Университетская книга, Логос, 2006. – 488 с. + 16 с. цв. вкл.

2. Владимиров В.И. Физика ядерных реакторов: Практические задачи по их эксплуатации. Изд. 5-е, перераб. и доп. ­– М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ»,

2009. – 480 с.

3 Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 352с.

4. Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Тепломассообмен в ядерных энергетических установках: Учебное пособие для вузов; 2-е изд., перераб. – М.: ИздАт, 2008. – 256 с.

5. Кириллов П.Л., Терентьева М.И., Денискина Н.Б. Теплофизические свойства материалов ядерной техники: Учебное справочное пособие для студентов специальностей: 14.03.05 – Ядерные реакторы и энергетические установки, 14.04.04. – Атомные электрические станции и установки / Под общ. ред. проф. П.Л.Кириллова; 2-е изд. перераб. и доп. – М.: ИздАт, 2007. – 200 с.

6. Определение эффективной температуры топлива реактора на тепловых нейтронах: методические указания к выполнению инди-видуального домашнего задания по дисциплине «Физика ядерных реак-торов» для студентов, обучающихся по специальности 141403 «Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг»/ сост. А.В. Кузьмин. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. – 41 с.

Поиск по сайту: