авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Александрович расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк.

-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»

На правах рукописи.

Балыгин Алексей Александрович

Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности РБМК.

Специальность 05.14.03 Ядерные энергетические установки включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук.

Москва.

2008.


Работа выполнена в ФГУ Российский научный центр «Курчатовский Институт»

Научный руководитель: доктор технических наук

Краюшкин Александр Викторович

ИЯР ФГУ РНЦ «Курчатовский институт»

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Цибульский Виктор Филлипович

ИЯР ФГУ РНЦ «Курчатовский институт»

кандидат физико-математических наук

Попыкин Александр Иванович

НТЦ ЯРБ

Ведущая организация «Всероссийский Научно- Исследовательский Институт по эксплуатации атомных электростанций» (ОАО «ВНИИАЭС»)

Защита состоится « ___» _____________ 2009 г. в ___ ч. ___ мин.

на заседании диссертационного совета Д 320.009.06 в Российском научном центре «Курчатовский институт» по адресу 123182, г. Москва, пл. Курчатова, д1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦ «Курчатовский институт»

Автореферат разослан «____» _____________ 2009. г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор В.Г. Мадеев.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы.

Реакторы РБМК составляют около половины атомной энергетики России. Их эксплуатация будет продолжаться в течение нескольких десятков лет. Одной из важных задач научного сопровождения РБМК является обеспечение их безопасности. Коэффициенты реактивности - существенные нейтронно-физические характеристики реактора, влияющие на его безопасность. Эти величины регулярно определяются экспериментально и расчетным путем. Экспериментально полученные величины коэффициентов реактивности используются для валидации нейтронно-физических и теплогидравлических программ.

Имеет место систематическое отклонение результатов стационарных расчетов от результатов, полученных в эксперименте. Определение причин этих систематических отклонений возможно с помощью расчетного моделирования экспериментов с использованием динамических программ. Прямое расчетное моделирование экспериментов позволяет оценить и объяснить методическую ошибку, получаемую при расчетах коэффициентов реактивности по стационарным версиям программ, используемых при разработке и обосновании мероприятий по совершенствованию активной зоны РБМК.

Корректное использование результатов измерений при валидации расчетных кодов предопределяет повышение точности расчетного предсказания характеристик реактора и качества обоснования мероприятий по повышению безопасности. Поэтому данная работа является актуальной.





Цели и задачи работы.

1. Анализ существующих методик проведения экспериментов по измерению парового, быстрого мощностного и графитового коэффициентов реактивности и выявление причин расхождения этих экспериментальных величин и величин, полученных из стационарного расчета.

2. Обеспечение корректного использования результатов измерений при валидации расчетных кодов.

3. Разработка новых методов измерений коэффициентов реактивности и обработки результатов измерений.

Результаты работы, выносимые на защиту.

  1. Методика и результаты стационарных и динамических расчетов для анализа причин различия величин коэффициентов реактивности, получаемых в эксперименте и стационарном расчете.
  2. Комплексный метод определения быстрого мощностного и графитового температурного коэффициентов реактивности.
  3. Пассивный метод определения графитового коэффициента реактивности и эффекта ксенонового отравления.
  4. Новая методика обработки результатов измерения парового коэффициента реактивности.


Методы исследования.

Стационарные и динамические расчеты проводились с использованием различных версий программы STEPAN.

Научная новизна.

Проанализированы методические расхождения в определении величин коэффициентов реактивности, полученных экспериментальным путем и из расчета по стационарной версии программы STEPAN:

- рассмотрено влияние пространственных эффектов на полученные экспериментальные значения коэффициентов реактивности.

- оценено влияние «медленных» обратных связей по температуре графита и концентрации ксенона-135 на результаты измерений парового () и быстрого мощностного (w) коэффициентов реактивности.

- дано расчетное обоснование «обратного хода» реактивности в процессе эксперимента по измерению .

Разработаны предложения по:

- комплексному методу определения быстрого мощностного и графитового температурного коэффициентов реактивности;

- пассивному методу определения графитового температурного коэффициента реактивности (с);

- усовершенствованной методике обработки экспериментальных результатов для определения парового коэффициента реактивности, позволяющей практически полностью избавиться от зависимости результатов измерений от знака возмущения расхода питательной воды и снизить относительную погрешность определения величины парового коэффициента реактивности.

Достоверность.

Достоверность представленных в диссертации результатов расчетов подтверждается хорошим совпадением с результатами экспериментов. В работе использовались различные версии программы STEPAN, которая аттестована в Госатомнадзоре с выдачей аттестационного паспорта.

Практическая значимость работы.

  • Проведенный анализ методик измерения коэффициентов реактивности обеспечивает корректное использование результатов измерений при валидации программ нейтронно-теплогидравлического расчета, способствуя повышению качества расчетного прогнозирования при обосновании мероприятий по повышению безопасности РБМК.
  • Объяснение «обратного хода» реактивности при измерениях дает лучшее понимание физики реактора.
  • Разработанные новый способ обработки результатов измерений и пассивный метод измерения графитового коэффициента реактивности позволяют сократить время, затрачиваемое на измерения на АЭС. Решением Совета по ядерной безопасности ОАО «Концерн Энергоатом» данные разработки рекомендованы для включения в «Комплексную методику определения физических и динамических характеристик реакторов РБМК-1000».

Апробация работы.

Материалы, представленные в диссертации были доложены на следующих научных конференциях:

1. XII семинар по проблемам физики реакторов. «Волга - 2002» Москва, МИФИ, 2-6 сентября 2002 г.

  1. IX Международная Конференция «Безопасность и подготовка кадров». Обнинск, 24-28 октября 2005 г.
  2. Пятая Международная научно-техническая конференция «Безопасность, экономика и эффективность атомной энергетики МНТК 2006» Москва, Росэнергоатом, 19-21 апреля 2006.
  3. Шестая Международная научно-техническая конференция «Безопасность, экономика и эффективность атомной энергетики МНТК 2008» Москва, Росэнергоатом, 21-23 мая 2008.
  4. XV семинар по проблемам физики реакторов «Волга - 2008», Москва, МИФИ, 2 – 6 сентября 2008 г.

Личный вклад автора.

    • Проведены динамические расчеты, моделирующие эксперименты по измерению коэффициентов реактивности РБМК.
    • Выполнена оценка влияния различных факторов, не учитываемых в стационарных расчетах, на величины коэффициентов реактивности.
    • Получено объяснение «обратного хода» реактивности при измерениях парового коэффициента реактивности.
    • Разработаны новые методики экспериментального определения быстрого мощностного, парового и графитового температурного коэффициентов реактивности.

Публикации.

Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Материал диссертационной работы изложен на 164 страницах, содержит список литературы из 63 наименований, 41 таблицу и 76 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обсуждаются различия в величинах быстрого мощностного (w) и парового () коэффициентов реактивности, полученных из расчета по стационарной и динамической версиям программы STEPAN. В стационарных расчетах коэффициенты реактивности вычисляются в точном соответствии с определением как отношение малого изменения реактивности к вызвавшему его малому возмущению по паросодержанию () или по мощности (W). По теории малых возмущений проводится расчет изменения реактивности в результате малого изменения возмущающего параметра и далее вычисляется коэффициент реактивности как отношение изменения реактивности к изменению возмущающего параметра.

Другое дело, получение этих величин в измерениях. Любое возмущение в реакторе изменяет и множество других параметров, которые в стационарном расчете считаются постоянными. Неоднородность внесенных в измерениях возмущений приводит к изменениям формы нейтронного поля, что также ведет к возникновению систематических отклонений расчетных значений коэффициентов реактивности от результатов измерений. Кроме того, в стационарных расчетах предполагается, что реактор в процессе измерений переходит из одного стационарного состояния в другое. В реальных экспериментах конечное (а в некоторых случаях и начальное) состояние реактора не всегда может рассматриваться как стационарное.

Влияние этих факторов можно оценить, если проводить прямое численное моделирование эксперимента по нестационарным программам. Возможность такого численного моделирования экспериментов возникла сравнительно недавно после появления вычислительной техники с достаточно высоким быстродействием.

В диссертации приводятся результаты расчетного моделирования экспериментов по программе STEPAN/KOBRA. На основании полученных результатов анализируются возможные причины расхождения экспериментальных и расчетных результатов.

В первой главе представлен обзор литературы по вопросам экспериментального и расчетного определения коэффициентов реактивности. В приведенных работах рассматриваются особенности РБМК – большой размер и сложность структуры активной зоны, влияющие на устойчивость формы поля энерговыделения. Анализируется природа коэффициентов реактивности, методы их расчета и экспериментального определения. Рассматривается влияние пространственных эффектов на коэффициенты реактивности РБМК. Также в представленных работах рассматривается влияние внедрения уран-эрбиевого топлива на величины парового и быстрого мощностного коэффициентов реактивности.

Во второй главе представлены результаты расчетного моделирования экспериментов по измерению , w и с и приводится анализ влияния различных факторов на экспериментально получаемые значения этих величин. Рассматриваются различия в экспериментальной и расчетной методиках определения быстрого мощностного (w) и парового () коэффициентов реактивности. В стационарном расчете величины w и согласно определению вычисляются по формуле (1):

Дается небольшое и равномерное возмущение по температуре теплоносителя на входе в активную зону при расчете или по мощности каналов при расчете w. При этом величина внесенной реактивности определяется по теории возмущений. То есть пространственные изменения распределения плотности потока нейтронов и мощности в реакторе, которые могут возникнуть в процессе эксперимента, не учитываются. В реальном эксперименте, как показывает его моделирование, изменение распределения плотности потока нейтронов и мощности может оказывать существенное влияние на получаемые величины и w.

В стационарном расчете получаются ”чистые” значения величин и w, не учитывающие влияния изменения таких параметров как температура графита и концентрация ксенона. А в эксперименте изменение температуры графита и концентрации ксенона могут оказывать влияние на измеряемые значения и w.

В экспериментах изменение реактивности вычисляется по сигналам датчиков, расположенных в определенных точках в активной зоне или вне ее. Если датчики расположены рядом с регулирующими стержнями, они завышают изменение реактивности. Если датчики расположены далеко от стержней (например, вне активной зоны), величина реактивности занижается.

Таким образом, в эксперименте непросто правильно определить «теоретические» величины коэффициентов реактивности и w. Эти величины «в чистом виде» можно получить только в результате стационарного расчета. При этом критерием правильности стационарного расчета может служить совпадение измеренных и полученных в результате расчетного моделирования измерений величин и w, при условии, что стационарный расчет и динамическое моделирование эксперимента проводились в рамках одной модели.

Численное моделирование экспериментов по измерению и w.

Приводится сравнение величин и w, полученных экспериментально, в результате расчетного моделирования экспериментов и в результате стационарных расчетов. Полученные результаты представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.
Величины w, полученные из эксперимента, стационарного расчета и динамического расчета.

Блок, дата w, 10-4/МВт
wст wврд wбик wэкс
ЛАЭС-1, 30.01.01 -3.4(62) -2.6(23) -2.3(9) -2.1
ЛАЭС-2, 22.08.03 -4.4(52) -3.1(7) -2.8(-3) -2.9
ЛАЭС-4, 18.11.02 -3.9(70) -2.88(25) -2.2(-4) -2.3
КАЭС-1, 24.01.04 -3.3(14) -2.4(-17) -2.1(-28) -2.9
КАЭС-4, 07.04.03 -3.7(37) -2.6(-3) -2.05(-24) -2.7
САЭС-1, 20.01.04 -3.1(26) -2.02(-17) - -2.48


Таблица 2.
Величины , полученные из эксперимента, стационарного расчета и динамического расчета.

Блок, дата , 10-2
ст дин экс
ЛАЭС-1, 30.01.01 0.56 (-31) 0.79 (-4) 0.82
ЛАЭС-2, 22.08.03 0.01 (-97) 0.37 (12) 0.33
ЛАЭС-4, 18.11.02 0.27 (-64) 0.47 (-37) 0.75
КАЭС-1, 21.01.04 0.74 (-27) 1.55 (51) 1.02
КАЭС-4, 07.04.03 0.70 (-1) 0.88 (24) 0.71
САЭС-1, 20.01.04 1.03 (30) 1.34 (70) 0.79


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.