Зависимость мощности остаточного тепловыделения после останова реактора от продолжительности кампании ядерного топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет изменения мощности остаточного тепловыделения после останова реактора при увеличении кампании ядерного топлива

Остаточное тепловыделение - специфическая особенность ядерного топлива, заключающаяся в том, что, после прекращения цепной реакции деления и обычной для любого энергоисточника тепловой инерции, выделение тепла в реакторе продолжается ещё долгое время, что создаёт ряд технически сложных проблем, непосредственно связанных с ядерной безопасностью. Остаточное тепловыделение является следствием в- и г-распада продуктов деления, которые накопились в топливе за время работы реактора, а также б-распада и в-распада актиноидов. Ядра продуктов деления вследствие распада переходят в более стабильное или полностью стабильное состояние с выделением значительной энергии. Хотя мощность остаточного тепловыделения быстро спадает до величин, малых по сравнению со стационарными значениями, в реакторах ВВЭР - 1000 она значительна в абсолютных величинах. По этой причине остаточное тепловыделение влечёт необходимость длительное время обеспечивать теплоотвод от активной зоны реактора после его останова. Эта задача требует наличия в конструкции реакторной установки систем аварийного и планового расхолаживания с надёжным электроснабжением, а также обуславливает необходимость длительного (в течение 3-4 лет) хранения отработавшего ядерного топлива в хранилищах со специальным температурным режимом -- бассейнах выдержки, которые обычно располагаются в непосредственной близости от реактора.

Целью данного расчета является определение зависимости мощности остаточного тепловыделения после останова реактора (на момент включения в работу системы аварийно - планового расхолаживания) от продолжительности кампании ядерного топлива (2-х, 3-х, 4-х и 5-ти летняя).

Общеизвестно, что выделяемая после останова реактора мощность, зависит от количества накопленных продуктов деления, которое в свою очередь определяется мощностью, на которой работал реактор до момента останова и продолжительностью работы на этой мощности. Поэтому логично предположить, что с увеличением кампании ядерного топлива до 5 лет (рис.3), будет расти соответственно и мощность остаточных тепловыделений, которую необходимо будет отводить при помощи теплообменника САОЗ.

Исходные данные для расчета

Исходные данные приняты для 16-ой кампании реактора энергоблока ЗАЭС № 6 с серийным ядерным реактором ВВЭР-1000

Номинальная тепловая мощность реактора: N_ном = 3000 МВт

Продолжительность работы на номинальной

тепловой мощности: Т_ном = 286 суток

Средняя мощность реактора при работе на МЭР: N_мэр = 2500 МВт

Продолжительность работы на МЭР: Т_мэр = 24 суток

Время стоянки реактора (время включения

в работу системы аварийно - планового

расхолаживания с момента останова реактора): ф_с = 10 часов = 0,4166 суток

Продолжительность среднего ППР: Т_{ппр 1} = 55 суток

Периодичность среднего ППР: 1 раз в год

Продолжительность капитального ППР: Т_{ппр 2} = 86 суток

Периодичность капитального ППР: 1 раз в 4 года

тепловыделение топливный ядерный остаточный



Рис. 3 - Схема расчета изменения мощности остаточных тепловыделений при увеличении кампании ядерного топлива.

Определение мощности остаточных тепловыделений активной зоны через 10 часов после останова для 2-х летней топливной кампании

Так как реактор перед остановкой работал на разных мощностях, то остаточные тепловыделения можно оценить по средней мощности. Но такая оценка может существенно отличается от действительного значения остаточных тепловыделений, особенно, если средняя мощность заметно отличается от уровня мощности, на котором реактор работал перед остановкой. Поэтому в этом и последующих расчетах мощность остаточных тепловыделений через 10 часов после останова реактора определим, как сумму мощностей остаточных тепловыделений от каждой тепловой мощности, на которой работал реактор до момента останова. При этом за время стоянки будем брать каждый раз сумму действительного времени стоянки и время работы реактора на различных уровнях после той мощности, для которой рассчитывается остаточное тепловыделение.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет одного года выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

[4]

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:

.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет двух лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:



- суммарная мощность:

.

Суммарная мощность остаточных тепловыделений активной зоны.

.

Определение мощности остаточных тепловыделений активной зоны через 10 часов после останова для 3-х летней топливной кампании

Мощность остаточных тепловыделений для кассет одного года выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:



.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет двух лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:

.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет трех лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

- при работе на мощностном эффекте реактивности:



- суммарная мощность:

.

Суммарная мощность остаточных тепловыделений активной зоны.

.

Определение мощности остаточных тепловыделений активной зоны через 10 часов после останова для 4-х летней топливной кампании

Мощность остаточных тепловыделений для кассет одного года выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:



.

- суммарная мощность:

.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет двух лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:

.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет трех лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:



.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:

.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет четырех лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

- суммарная мощность:

.



Суммарная мощность остаточных тепловыделений активной зоны.

.

Определение мощности остаточных тепловыделений активной зоны через 10 часов после останова для 5-х летней топливной кампании

Мощность остаточных тепловыделений для кассет одного года выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:

.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет двух лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:



- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:

.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет трех лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:



.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет четырех лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

- при работе на мощностном эффекте реактивности:

.

- суммарная мощность:

.

Мощность остаточных тепловыделений для кассет пяти лет выдержки.

- при работе на номинальном уровне мощности:

.

- при работе на мощностном эффекте реактивности:



.

- суммарная мощность:

.

Суммарная мощность остаточных тепловыделений активной зоны.

Результаты расчетов мощности остаточных тепловыделений реактора при увеличении кампании ядерного топлива

Таким образом, исходя из результатов выполненных расчетов можно сделать вывод о том, что при переходе с 2-х, 3-х и 4-х летней кампании ядерного топлива на 5-ти летнюю, через 10 часов после останова реактора мощность остаточного тепловыделения растет, и составляет:

.

Вследствие этого, при расхолаживании реактора через теплообменник аварийно - планового расхолаживания, необходимая мощность, которую нужно отводить, возрастает на величину:

.

Результаты расчетов мощности остаточных тепловыделений сводим в таблицу 4 с последующим построением графика зависимости изменения мощности остаточных тепловыделений реактора при увеличении кампании ядерного топлива (рис. 4).

Указанные выше таблица и график также представлены на одном из плакатов графической части данной дипломной работы.

Таблица 4

Таблица результатов расчета мощности остаточных тепловыделений при увеличении кампании ядерного топлива.



Рис. 4 - График зависимости изменения мощности остаточных

тепловыделений при увеличении кампании ядерного топлива.

Размещено на Allbest.ru

...