АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Исходные данные к расчету урано-водных решеток

Читайте также:
  1. Аналитические поправки к расчету прибыли в связи с инфляцией
  2. В выражении можно смешивать без явного приведения типов только совместимые данные.
  3. Входные данные основного учебника.
  4. Входные данные примерной, авторской программы.
  5. Выходные данные
  6. ГЛАВА 3. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
  7. ДАННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА БОЛЬНЫМ В ПСИХИАТРИЧЕСКОМ ОТДЕЛЕНИИ
  8. Данные тестирования студентов
  9. Задание и исходные данные
  10. Имеются следующие данные по организации: цена реализации
  11. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
  12. Информация, данные и знания, их взаимосвязь и различие.

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №3

 

“Оценка эффективной температуры в стерженьковыхтвэлах”

по дисциплине “Физика ядерных реакторов”

Вариант №15

 

Выполнил студент гр. 6190 Кан А. Ю.
Проверил доцент Кузьмин А. В.

 

 

Томск 2013

Исходные данные к расчету урано-водных решеток

Таблица 1

МВт мм мм Тип решетки Вид топлива МПа Толщина оболочки твэл
      К U 4,4     0,58

 

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

Берём необходимые данные для расчёта уже по ВВЭР – 440:

· высота активной зоны

· число ТВЭЛов

· число ПЭЛов

· центральные каркасные трубки (далее ЦКТ)

· толщина водяного зазора между ТВС

· температура теплоносителя:

на входе

на выходе

· давление теплоносителя

 

1. Энергонапряжённость активной зоны реактора для ВВЭР составляет величину порядка

Найдем объем активной зоны:

 

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

 

Из формулы найдем количество ТВС:

 

 

где из лабораторной работы №2 по дисциплине «Физика ядерного реактора».

уточняем энергонапряженность:

при

 

Рис.1 Активная зона ВВЭР-440с треугольной решеткой

 

2. 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.

 

 

 

Данные для реактора ВВЭР-1000 по среднему поверхностному потоку составляют из [3]:

3. Максимум поверхностного теплового потока в кассете средней мощности составит величину:

где -коэффициент неравномерности по высоте.

 

определяется соотношением, учитывающим симметричное распределение плотности нейтронного потока с началом координат на одном из торцов активной зоны:

где - экстраполированная высота.

В реакторе используется железо – водный отражатель, в котором железа 50 % от общего объёма отражателя.

 

Тогда возраст нейтронов найдётся по формуле, приведенной в [6]:

 

- квадрат длины диффузии;

 

где из лабораторной работы №2 по дисциплине «Физика ядерного реактора».

 

Найдем максимальный поверхностный тепловой поток:

Сравним полученное значение со значением,приведенным в [3]:

Видно, что полученное значение не превышает допустимого.

Из последних расчетов нейтронно - физических характеристик реактора ВВЭР – 1000 максимальное значение принимается равным1,49 в течение одной кампании. При этом за счет органов СУЗ, расположения твэгов. Следовательно, Таким образом

4. Максимальная температура стенки твэла:

,

где полный подогрев теплоносителя в канале;

температурный напор ²стенка-жидкость², который определяется формулой

где коэффициент теплоотдачи пучка стержней, принимаемый постоянным по высоте канала.

 

5. Коэффициент теплоотдачи в пучках стержней по высоте канала найдем по зависимости: для раздвинутых пучков стержней при и

,

где для квадратной решётки, а ;

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

 

6. Из уравнения теплового баланса найдем расход теплоносителя на один ТВЭЛ для случая бесконечной ТВС:

,

где исходное сечение активной зоны, приходящееся на один ТВЭЛ.

Тогда скорость будет равна:

Для оценки характерной области течения теплоносителя, определения критерия Re необходимо рассчитать среднюю скорость жидкости и определяющий размер, обычно гидравлический диаметр .

Для бесконечной квадратной решетки:

- данные излабораторной работе №2 по дисциплине «Физика ядерного реактора».

 

 

Определим гидравлический диаметр:

 

 

Число Рейнольдса:

 

Число Нуссельта:

 

Коэффициент теплоотдачи:

 

Максимальный температурный напор ²стенка-жидкость² определяется формулой

Максимальная температура стенки твэла:

Согласно [3], температура наружной поверхности трубки твэл около Видно, что полученное значение не превышает его.

 

7. Максимальное значение температуры топлива определяется выражением

.

8. Максимальный перепад на тонкой оболочке ТВЭЛ можно представить в виде:

,

где – множитель, корректирующий значение потока на средний диаметр оболочки;

толщина и коэффициент теплопроводности оболочки.

 

Процесс расчета максимального перепада температуры на оболочке твэла итерационный. В первом приближении примем максимальную температуру на внутренней стенке оболочки Тогда средняя температура оболочки По этой температуре находим из [5, с.158, табл.6.6]

 

 

Видим, что рассчитанное значение отличается от принятого в первом приближении, поэтому примем полученное значение в качестве истинного и повторим расчет.

 

Максимальный перепад температуры на оболочке твэла примем равным

 

 

9. Процесс расчета максимального перепада температуры в газовом зазоре также итерационный.

В первом приближении примем максимальную температуру сердечника

Тогда средняя температура газового зазора По этой температуре при давлении 2 МПа находим из [5, с.70, табл.3.2]

,

где диаметр топливной таблетки;

λзаз– коэффициент теплопроводности газа (гелия), определяется в зависимости от ;

мм [3, с. 165].

 

Внутренний диаметр:

Диаметр топливной таблетки:

Найдем максимальную температуру наружной поверхности топливного сердечника().

Видим, что рассчитанное значение значительно отличается от принятого в первом приближении, поэтому примем полученное значение в качестве истинного и повторим расчет.

 

 

Примем полученное значение в качестве истинного и повторим расчет.

Максимальный перепад температуры в газовом зазоре примем равным

Зная эти два максимальных перепада температуры, найдем максимальную внутреннюю температуру стенки твэла() и максимальную температуру наружной поверхности топливного сердечника ().

10. Максимальный радиальный перепад на сердечнике ТВЭЛа при постоянной теплопроводности и распределение тепловыделения по радиусу цилиндрического ТВЭЛа в виде модифицированной функции Бесселя:

В этом случае максимальный перепад для топлива будет определяться как:

.

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 .

Величина для ВВЭР-1000 составляет Полученное значение не превышает нормативного.

 

 

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

Коэффициент теплопроводности для этой температуры найдем по данным, приведенным в [5, с.31]:

 

Видим, что рассчитанное значение значительно отличается от принятого в первом приближении, поэтому примем полученное значение в качестве истинного и повторим расчет.

 

Эффективная температура горючего:

 

Примем и повторим расчет.

Максимальную температуру горючего примем равной

 

Эффективная температура горючего:

Определим погрешность:

Определим распределение температуры на 0,3r и 0,7r.По [4, стр.210] распределение температуры определяется по формуле:

 

 

где

 

- средняя теплопроводность горючего;

 

- радиус таблетки горючего.

 

Тогда

Выполним проверку: должно равняться полученному ранее.

 

 

 

Рис.1. Распределение температуры по радиусу стержневоготвэла (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 а эффективная температура горючего находится в пределах между максимальной температурой горючего и максимальной температурой стенки топливного сердечника , что подтверждает правильность расчета.

 

Список использованной литературы

 

1. Владимиров В.И. Физика ядерных реакторов: Практические задачи по их эксплуатации. Изд. 5-е, перераб. и доп. ­– М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ»,2009. – 480 с.

 

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

 

3. 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.

 

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.Алексеев А.В., Кузьмин А.В. К расчету возраста нейтронов деления в металло-водных смесях.­– М.: Известия Томский политехнический университет, 2007. –

с. 15-19

 


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.034 сек.)