![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Исходные данные к расчету урано-водных решеток
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №3
“Оценка эффективной температуры в стерженьковыхтвэлах” по дисциплине “Физика ядерных реакторов” Вариант №15
Томск 2013 Исходные данные к расчету урано-водных решеток Таблица 1
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 Найдем объем активной зоны:
Зная объем активной зоны, можем найти эквивалентный диаметр активной зоны:
Из формулы найдем количество ТВС:
где 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
Данные для реактора ВВЭР-1000 по среднему поверхностному потоку составляют из [3]: 3. Максимум поверхностного теплового потока в кассете средней мощности составит величину: где
где В реакторе используется железо – водный отражатель, в котором железа 50 % от общего объёма отражателя.
Тогда возраст нейтронов найдётся по формуле, приведенной в [6]:
где
Найдем максимальный поверхностный тепловой поток: Сравним полученное значение Видно, что полученное значение не превышает допустимого. Из последних расчетов нейтронно - физических характеристик реактора ВВЭР – 1000 максимальное значение 4. Максимальная температура стенки твэла:
где
где
5. Коэффициент теплоотдачи в пучках стержней по высоте канала найдем по зависимости: для раздвинутых пучков стержней при
где 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 Тогда скорость будет равна: Для оценки характерной области течения теплоносителя, определения критерия Re необходимо рассчитать среднюю скорость жидкости Для бесконечной квадратной решетки:
Определим гидравлический диаметр:
Число Рейнольдса:
Число Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи:
Максимальный температурный напор ² стенка-жидкость² определяется формулой Максимальная температура стенки твэла: Согласно [3], температура наружной поверхности трубки твэл около
7. Максимальное значение температуры топлива определяется выражением
8. Максимальный перепад на тонкой оболочке ТВЭЛ можно представить в виде:
где
Процесс расчета максимального перепада температуры на оболочке твэла итерационный. В первом приближении примем максимальную температуру на внутренней стенке оболочки
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
где λ заз– коэффициент теплопроводности газа (гелия), определяется в зависимости от
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( 10. Максимальный радиальный перепад на сердечнике ТВЭЛа при постоянной теплопроводности 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 Величина
Процесс расчета максимальной температуры топливного сердечника итерационный. В первом приближении примем максимальную температуру топливного 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 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
Тогда Выполним проверку:
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
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
|