Расчет гомогенного и гетерогенного реакторов

Для реакторов больших размеров (размер активной зоны много больше длины замедлителя ) вероятность избежать утечки определяется выражением:

Площадь миграции нейтронов:

Квадрат длины замедления:

Для цилиндрической активной зоны геометрический параметр:

Полученные результаты приведены ниже:

6. Расчет плотности потока нейтронов в однородном гомогенном реакторе

Средняя плотность потока нейтронов:

- тепловая мощность реактора

- переводной множитель

Коэффициент неравномерности распределения по радиусу активной зоны:

Коэффициент неравномерности распределения по высоте активной зоны:

Максимальный поток нейтронов:

7. Расчет состава и макроскопических констант двухзонной ячейки

Для канальной зоны:

I зона - гомогенезированный канал, включая кожух

II зона - межканальная вода

Объёмные доли материалов:

,

где - площадь i-го материала в ячейке активной зоны

I зона:

- объёмная доля топливной композиции

- объёмная доля оболочки ТВЭЛ

- объёмная доля кожуха

II зона:

- объёмная доля межканального замедлителя

Проверим выполнение условия :

- условие выполняется.

Ядерные концентрации элементов:

I зона:

- ядерная концентрация железа (Fe)

- ядерная концентрация топлива UO₂

II зона:

- ядерная концентрация O₂

- ядерная концентрация H

Определение макроскопических сечений.

Сечение поглощения:

Сечение рассеяния:

Полное сечение:

Транспортное сечение:

Замедляющая способность:

Коэффициент диффузии:

Длина диффузии:

Табл. 2. Полученные макроскопические параметры двухзонной ячейки

Табл. 3. Полученные макроскопические параметры двухзонной ячейки

8. Коэффициент размножения в бесконечной среде для гетерогенного реактора

Коэффициент использования тепловых нейтронов

 - средняя плотность потока нейтронов в I-ой зоне

- средняя плотность потока нейтронов во II-ой зоне

Обозначим:

Модифицированные функции Бесселя аппроксимируем многочленами:

Функции Бесселя:

Нормировочные множители и :

Средние плотности потоков нейтронов в I и во II зонах:

Проверим полученные значения:

Подставляя, получим:

Относительная погрешность:

Вероятность избежать резонансного поглощения

- объем блока с топливом

- эффективный резонансный интеграл U²³⁸

- для UO₂

- площадь поверхности блока

- масса блока

Коэффициент размножения на быстрых нейтронах

Таблица 4. Сечения нуклидов [1]

- количество вторичных нейтронов на одно столкновение в блоке;

- количество неупругих рассеяний на одно столкновение в блоке;

где - для цилиндрической геометрии

Количество нейтронов деления возникших путем поглощения одного нейтрона U-235:

Коэффициент размножения в бесконечной среде К_inf :

9. Эффективный коэффициент размножения в гетерогенном реакторе

Вероятность избежать утечки определяется выражением:

- геометрический параметр

M²=L²+ф - площадь миграции нейтронов

ф - квадрат длины замедления

Для цилиндрической активной зоны геометрический параметр:

д - эффективная добавка отражателя

Квадрат длины диффузии тепловых нейтронов:

.

Для водо-водяных реакторов:

- квадрат длины замедления нейтронов в воде при T=20⁰C

- объем первой зоны

- объем второй зоны

Коэффициент размножения в бесконечной среде К_inf :

10. Критические размеры реактора

Материальный параметр реактора:

Из условия критичности следует, что

Геометрический параметр активной зоны в виде цилиндра:

Из условия минимума утечки нейтронов:

Критические размеры реактора без отражателя

Критический радиус:

Критическая высота:

Критические размеры реактора с отражателем

Критический радиус:

- эффективная добавка отражателя

Критическая высота:

Критическая масса без отражателя

Объем активной зоны:

Масса топлива:

Масса U-235:

Критическая масса с отражателем

Объем активной зоны:

Масса топлива:

Масса U-235:

Вывод

нейтрон реактор гомогенный тепловой

Коэффициенты для гомогенного и гетерогенного реакторов

1. Количество нейтронов деления на один акт поглощения ураном -235 в обоих реакторах одинаково, т.к. этот коэффициент зависит только от тепловых сечений, которые одинаковы в расчетах для гомогенного и гетерогенного реакторов.

2. Коэффициент использования тепловых нейтронов () выше в гомогенном реакторе, т.к. в гетерогенном нейтроны замедляются во второй зоне, а следовательно увеличивается вероятность поглощения нейтрона в теплоносителе (в замедлителе).

3. Вероятность избежать резонансного поглощения в гетерогенном реакторе выше. Это объясняется следующим:

а) В гетерогенных реакторах нейтроны имеют повышенную вероятность пройти область резонансов вне урана (в замедлителе). Это происходит за счет блочной структуры активной зоны.

б) В гетерогенном реакторе имеется место взаимная экранировка ядер урана -238

4. Коэффициент размножения на быстрых нейтронах в гомогенном реакторе должен быть меньше, т.к. в них нейтроны имеют повышенную вероятность первого столкновения с ядрами замедлителя, что приводит к уводу нейтрона под порог деления урана-238.

Список используемой литературы

1. Шлокин Е.А. «Физический расчет ядерного реактора: Метод. указания для курсовых работ. Ч.1. Расчет коэффициентов размножения в реакторе на тепловых нейтронах» / ННПИ; Н.Новгород, 1991 год

2. Гордеев И.В.; Кардашев Д.А.; Малышев А.В. «Ядерно-физические константы» Госатомиздат 1963 год.

Размещено на Allbest.ru