9. Движущий напор кипящего реактора с естественной циркуляцией теплоносителя.

10. Коэффициенты неравномерности энерговыделения по реактору. Локальные коэффициенты неравномерности.

1. Интегральные коэффициенты неравномерности

Определяют неравномерность энерговыделения по активной зоне в целом.

- радиальный коэффициент неравномерности.

J₁(x) - функция Бесселя первого порядка первого рода.

- радиальный коэффициент неравномерности для цилиндрической активной зоны.

К_{r max} = 2,32 - для активной зоны без отражателя (R = R₀).

K_r = 1,8…2,1 - для активной зоны с отражателем.

Поле энерговыделения выравнивается за счет применения эффективного отражателя и профилирования активной зоны по топливу и поглотителю. Реально добиваются за счет применения отражателя и профилирования:

К_r = 1,35…1,4 - для реакторов ВВЭР

K_r = 1,3 - для реакторов РБМК.

- аксиальный коэффициент неравномерности.

K_{z max} = 1,57 - для активной зоны без отражателя.

Реально добиваются за счет применения отражателя и профилирования

К_z = 1,35…1,5

Для учета влияния отражателя удобно использовать практические формулы:

Через коэффициент неравномерности определяется, например, максимальный расход теплоносителя через топливные кассеты

G - средний расход теплоносителя через активную зону.

N - количество топливных кассет.

2. Локальные коэффициенты неравномерности

Определяют неравномерность энерговыделения в отдельной ТВС (ТВЭЛ).

K_т = 1,15 (ВВЭР) и К_т = 1,05 (РБМК) – технологический коэффициент, связанный с недостатками технологии в изготовлении ТВС, размещения ТВС в активной зоне и т. д.

Другой составляющей является изменение геометрии расположения топлива в процессе работы, изменение шероховатости стенок ТВЭЛ и т. д.

Третьей составляющей является погрешность контрольной и измерительной аппаратуры, что также невозможно учесть.

Все технологические причины учитываются коэффициентом запаса – К_з.

Для реальных реакторов К_з  1,3.

K_q - коэффициент запаса, учитывающий отклонение теплового потока (по технологическим причинам).

K_q  1,15

3. Объемный коэффициент неравномерности

Определяет неравномерность энерговыделения по всему объему активной зоны.

K_V = K_r K_z K_з K_q

11. Общая схема теплового расчета гетерогенных реакторов, охлаждаемых однофазным теплоносителем

Необходимо учесть все ограничения в данном регионе, конструкции, стоимость всей инфрастуктуры. Нужную электрическую мощность определяет заказчик.

Тепловая мощность реактора

 - КПД брутто проектируемой АЭС (  0,3)

Выбор конфигурации активной зоны ядерной установки

Объем активной зоны

qV - удельное тепловыделение по объему активной зоны (МВт/м3, кВт/л).

ВВЭР qv = 80…100 МВт/м3

РБМК qv = 40…50 МВт/м3

Газовый теплоноситель qv = 4…6,5 МВт/м3

Магноксовые графитовые qv = 0,8…1 МВт/м3

D2O qv = 6…10 МВт/м3

Реакторы на б. н. qv = 400…500 МВт/м3

Объем активной зоны для реакторов РБМК-1500 примерно равен объему активной зоны реаткора РБМК-1000

Форма активной зоны – чаще всего цилиндрическая

Оптимальное соотношение для цилиндра исходя из критического объема

H0 = (0,8…0,9) D0

Для ВВЭР H0 = 1,12 D0 (связано с транспортировкой корпуса).

Для БН H0 = 0,13 D0 (теплоноситель – металл, учитывается пустотный коэффициент)

Определение числа ячеек в активной зоне

fяч - площадь элементарной ячейки (зависит от типа реактора)

Расход теплоносителя

Расход теплоносителя через реактор

h = hвых  hвх - изменение энтальпии;

cp – изобарная теплоемкость теплоносителя (давление в реакторе практически постоянно)

T = Tвых ­– Tвх - подогрев теплоносителя в активной зоне.

T  15 0C (РБМК)

Т  30 0С (ВВЭР)

Т  100…200 0C (с газовым теплоносителем)

Расход теплоносителя через ячейку

Расход теплоносителя на 1 твэл

Скорость теплоносителя

Sяч - проходное сечение теплоносителя в ячейке.

При этом необходимо учесть расход теплоносителя через наиболее напряженную ячейку

Средняя скорость теплоносителя ограничивается видом теплоносителя:

вода w = 5…6 м/с;

натрий w = 5,5…6 м/с;

газ w = 40…80 м/с

Средний тепловой поток

Q – тепловой поток от твэлов;

Fтв - суммарная площадь твэлов.

Для ВВЭР (определяется кризисом теплообмена)

Распределение температур теплоносителя по высоте активной зоны

Ячейка энергетически напряженная или средняя

Температура теплоносителя по высоте от нижнего обреза



ql – линейное энерговыделение

(ql0 – линейное энерговыделение на средине активной зоны)

- среднее линейное энерговыделение в активной зоне.

Nяч – количество ячеек в активной зоне;

nтв - количество твэлов в ячейке.

Для наиболее напряженных ячеек

Температура теплоносителя в сечении z для средненапряженного твэла.

H0 – высота активной зоны;

H – экстраполированная высота активной зоны.

Средний подогрев теплоносителя в активной зоне:

Температура в центре активной зоны (z = 0)