Расчет ядерного реактора на тепловых нейтронах

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций

Кафедра «Экспериментальная ядерная физика»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет ядерного реактора на тепловых нейтронах

по дисциплине «Физика ядерных реакторов»

Выполнил

студент гр. 33221/6        <подпись>        

Руководитель

доцент, к.ф.-м.н.        <подпись>        И.Г.Голиков

«___» __________ 201_ г.

Санкт-Петербург

201_

Оглавление

1.        Исходные данные        3

2.        Тепловой расчет        4

3.        Определение макроскопических сечений среды        5

3.1. Усреднение сечений по объему        5

3.2.Усреднение сечений по спектру Максвелла        7

4.        Коэффициент размножения в бесконечной среде        9

5.        Расчет эффективности коэф. размножения (расчет реактивности реактора).        12

6.        Расчет неравномерности энерговыделения в активной зоне.        14

7.        Выводы        16

8.        

Список использованной литературы…………………………………………………17

9.        Приложения………………………………………………………………………….18

1. Исходные данные

Размеры ячейки и твэлов:

a = 18,1 см – шаг ячейки;

a′= 18,0 см – размер графитового кирпича;

d′= 7,2 см – диаметр отверстия в кирпиче;

d′′= 7,0 см – диаметр графитовой втулки;

d′′′= 1,64 см– диаметр отверстия под твэл;

n = 7 ,5–число тепловыделяющих элементов в ячейке.

r1 = 0,40 см;

r2 = 0,45 см;

r3 = 0,75 см;

δ = 0,02 см.

• материал оболочек (конструкционный материал, к.м.) – сталь;
• топливо – металлический уран, γ=18,9 г/см3;
• обогащение топлива ураном 235, х = 2,0%;    4,0
• температура на входе, Твх = 200°С;      210
• температура на выходе, Твых = 290°С;      300
• давление, Р = 11 Мпа;
• толщина отражателя (из графита γ=1,65 г/см3), Δ = 60 см;
• тепловая мощность реактора, N = 50 МВт

1. Тепловой расчет

qmax=175 Вт/см2.

Средний тепловой поток [pic 1] = 175/2 = 87,5 Вт/см2.

Средняя энергетическая нагрузка единицы объема активной зоны:

[pic 2]

где         П0 = 2πr1 = 2 ⋅π⋅ 0,40 = 2,51 см — периметр теплопередающей поверхности одного твэла;

        V0 = a2 = 328 см2— объем ячейки единичной высоты.

[pic 3]

        Объем активной зоны, обеспечивающий заданную тепловую мощность,

[pic 4]

ε – коэффициент, учитывающий увеличения объема реактора за счет размещения органов регулирования, выбираем ε = 1,2.

[pic 5]

                                [pic 6]

[pic 7]

        Число ячеек в активной зоне:

[pic 8]

[pic 9]

        из них рабочих .[pic 10]

        Температура замедлителя Тз = Твых +150 = 723 К

Температура урана Тu= 340°С = 613 К.

Средняя температура теплоносителя: [pic 11]

1. Определение макроскопических сечений среды

3.1. Усреднение сечений по объему

Таблица1. Макроскопические сечения гомогенизированной ячейки

        Вначале находим объемы всех элементов, отнесенные к единице высоты (1 см) ячейки, – Vi.