Нейтронно-физический расчет реактора типа ВВЭР

Нейтронно-физический расчет реактора типа ВВЭР

Исходные данные:

1. Тепловая мощность реактора - 1300 МВт
2. Топливо - UO2
3. Обогащение топлива Х5 - 5,99 %
4. Средняя энергонапряженность qv = 130000 кВт/м3
5. Замедлитель, теплоноситель - Н2О
6. Средняя температура теплоносителя в АЗ - 313,350С
7. Давление - 16,2 МПа
8. Форма ТВС - шестигранная
9. Форма твелов - цилиндрическая
10. Размеры твела dтв×s = 9,1×0,7 мм×мм = 0,91×0,07 см×см
11. Наружный диаметр топлива dT = 7,5 мм = 0,75 см
12. Количество твелов в ТВС nТВ = 312 шт
13. Шаг между твелами tТВ = 13мм = 1,3 см
14. Шаг твелов - треугольный
15. Зазор между ТВС δЗ = 3 мм = 0,3 см
16. Толщина кожуха δкж = 2 мм = 0,2см

[pic 1]

1. Расчет геометрических параметров ячейки ТВС

1.1 Объем ячейки твела на высоту в 1 см:

[pic 2]

1. Объем внутри кожуха ТВС:

,[pic 3]

где nТВ – количество твелов ТВС.

1. Размер под ключ внутренней области:

[pic 4]

1. Размер кожуха под ключ:

,[pic 5]

где δкж = 0,2 см - толщина кожуха.

1. Объем кожуха:

[pic 6]

1. Объем одного твела и всех твелов в ТВС:

[pic 7]

[pic 8]

1. Объем теплоносителя:

[pic 9]

1. Объем топлива в твеле и суммарный объем по ТВС:

[pic 10]

[pic 11]

1. Объем покрытия одного твела и всех твелов в ТВС:

[pic 12]

[pic 13]

1.  Объем замедлителя (первое приближение):

[pic 14]

1.  Объем ячейки ТВС:

[pic 15]

1.  Шаг ТВС в активной зоне:

,[pic 16]

где δз = 0,3 см - зазор между ТВС.

1. Расчет ячейки ТВС в приближении ячейки твела

1. Объем зоны 1 (твел):

[pic 17]

1. Объем зоны 2:

[pic 18]

=[pic 19][pic 20]

=[pic 21][pic 22]

[pic 23]

1. Объем расчетной ячейки:

[pic 24]

3.        Объемные доли компонентов в среднем по ячейке и по зонам

1. По зонам.

По зоне 1:

= (Топливо уран 238, 235)[pic 25][pic 26]

=[pic 27][pic 28]

По зоне 2:

= (Теплоноситель)[pic 29][pic 30]

= (Цирконий)[pic 31][pic 32]

1. Для ячейки:

=[pic 33][pic 34]

=[pic 35][pic 36]

=[pic 37][pic 38]

=[pic 39][pic 40]

=[pic 41][pic 42]

1. Проверка:

[pic 43]

1. Размеры (радиусы) зон и ячейки

1. Зона 1:

[pic 44]

1. Зона 2:

[pic 45]

1. Расчет ядерных концентраций элементов активной зоны

Ядерная концентрация  молекул (атомов)

,[pic 46]

        где γi - плотность вещества, г/см3 (прил. 1), плотность воды выбирается в зависимости от температуры среды в реакторе;

NA = 0,6022× 1024 моль –1 - число Авагадро;

Ari – молярная масса i-го элемента (прил. 3).

        Для расчета плотности нуклидов типа i в веществе типа j (для U235 и U238) следует использовать формулу:

[pic 47]

        где Nj - плотность атомов в веществе типа j, см-3;

nij - число нуклидов i в веществе типа j;

εj- объемная доля вещества типа j.

        Ядерная концентрация О2 принимается равной NО2 = 2 NUO2.

1. Концентрация урана (U):

,[pic 48]

1. Концентрация U235:

[pic 49]

1. Концентрация U238:

[pic 50]

1. Концентрация кислорода О2:

[pic 51]

1. Концентрация воды Н2О:

,[pic 52]

где γH2O = [pic 53](t=313,350С, P=16,2 МПа)=0,698.

5.6 Концентрация циркония Zr:

[pic 54]

6. Ядерная концентрация  элементов в зоне 1

1. Концентрация урана U235:

[pic 55]

1. Концентрация урана U238:

[pic 56]

6.3 Концентрация  циркония Zr:

[pic 57]

6.4 Концентрация кислорода О2:

[pic 58]

7. Ядерная концентрация элементов в зоне 2