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:     | 1 | 2 ||

Александрович расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк.

-- [ Страница 3 ] --

В строках 2 и 3 в величинах приведены значения парового коэффициента реактивности для температуры теплоносителя на входе в активную зону 265 и 270 0С (265 и 270). В четвертой строке приведена разность этих величин.

Согласно представленным в этом разделе результатам расчетов, при уменьшении температуры теплоносителя на входе в активную зону с 270 до 265 0С, величина увеличивается в пределах 0.1 . При уменьшении температуры теплоносителя увеличивается длина экономайзерного участка и максимум смещается выше, в область более высокого энерговыделения. Это и приводит к росту . При этом на величину изменения оказывает влияние аксиальное распределение энерговыделения в активной зоне.

Исследуются причины так называемого «обратного хода» реактивности при измерении . Во всех расчетных зависимостях реактивности от времени, полученных при моделировании экспериментов по измерению видно, что сразу после увеличения расхода питательной воды реактивность увеличивается, проходит через максимум, и только после этого (через 4-6 секунд) начинает снижаться. И наоборот, сразу после снижения расхода питательной воды реактивность снижается и только через 4-6 секунд начинает увеличиваться. Подобный эффект наблюдается и в реальных экспериментах при измерении . Известно также, что этот эффект усиливается по мере увеличения в загрузке ТВС с эрбиевым поглотителем.

В настоящее время в РБМК загружается топливо, содержащее выгорающий поглотитель (Er2O3). Нейтронно-физические свойства такого топлива сильно зависят от глубины выгорания. Согласно результатам расчетов «индивидуальный» такой канала со свежим топливом отрицательный, но по мере выгорания растет и становится положительным.

Обычно каналы максимальной мощности - это каналы с относительно свежим «эрбиевым» топливом, имеющие большой отрицательный эффект обезвоживания. В каналах максимальной мощности устанавливаются большие расходы теплоносителя (6-8 кг/сек). Это приводит к тому, что скорость движения теплоносителя в этих каналах максимальная. Таким образом, каналы с большой мощностью быстрее заполняются «холодным» теплоносителем, имеющим бльшую плотность (при увеличении расхода питательной воды). Это приводит к начальному росту реактивности и мощности реактора.

На рисунке 3 представлена временная зависимость реактивности от времени при измерении на 4 блоке ЛАЭС 18 ноября 2002 года.

Вариант 1 – это стандартный расчет.

Вариант 2 – это расчет того же состояния, но с измененным распределением расхода теплоносителя –6 кг/сек на входе в каждый канал.

 Зависимость реактивности от-1

Рис. 3. Зависимость реактивности от времени.

Во втором варианте скорость движения теплоносителя во всех каналах одинаковая. Следовательно, заполнение всех каналов «холодной водой» происходит одновременно. Поэтому во втором варианте роста реактивности в начальный момент времени нет.

Влияние изменения концентрации ксенона, температуры графита и давления в барабан-сепараторе на измеряемые величины и w.



Исследуется влияние изменения температуры графита и концентрации ксенона на результаты измерения w. Предполагается, что изменение этих параметров не оказывает существенного влияния на измеряемую величину w, так как сами измерения проводятся в течение достаточно короткого времени – 20-30 секунд. Для определения роли обратной связи, связанной с изменением этих параметров были проведены расчеты для трех вариантов:

  1. При моделировании эксперимента учитывалось изменение концентрации ксенона и температуры графита.
  2. При моделировании эксперимента учитывалось изменение температуры графита. Концентрация ксенона в топливе предполагалась постоянной и равной начальной величине.
  3. При моделировании эксперимента предполагалось, что температура графита и концентрация ксенона в топливе постоянны и равны начальным величинам.

На рисунке 4 представлены расчетные временные зависимости изменения мощности реактора, полученные при моделировании эксперимента для одного из рассмотренных состояний – 1 блока КАЭС 24 января 2004 года.

 зменение мощности при-2


Рис. 4 Изменение мощности при моделировании измерения w на 1 блоке КАЭС 24.01.2004.

Видно, что в течение первых 20-30 секунд влияние изменения температуры графита и концентрации ксенона действительно пренебрежимо мало. Как показывают расчеты, величины w, полученные с учетом и без учета влияния изменения температуры графита и концентрации ксенона (варианты 1 и 3) различаются на 1.5-2.0%, что намного меньше точности измерения w. Однако видно также, что в третьем варианте мощность реактора через 30 секунд после начала эксперимента вновь начинает снижаться и стабилизируется на более низком уровне только через 150-200 секунд.

Согласно расчетам реальная величина изменения мощности на 20-25 МВт больше, чем величина, взятая в области локального максимума (как это принято при обработке измерений). Однако к этому моменту времени влияние обратной связи по температуре графита и концентрации ксенона уже настолько значительно, что стабилизация мощности в первом и втором вариантах не достигается. Согласно полученным результатам, использование экспериментально измеренной величины изменения мощности в области локального максимума приводит к завышению абсолютной величины w примерно на 15%.

Исследуется влияние изменения температуры графита и концентрации ксенона на измеряемую величину . Измерение проводится на интервале времени около 120 секунд. Этого времени может оказаться достаточно для того, чтобы начала проявляться обратная связь по температуре графита и концентрации ксенона. Измерение температуры графита и концентрации ксенона в процессе эксперимента может быть связано также с нестационарной мощностью реактора перед началом измерений. Согласно «Комплексной методике» измерение парового коэффициента реактивности должно проводиться на реакторе, в котором мощность поддерживалась на постоянном уровне в течение достаточно долгого времени (не менее суток до начала измерения). Это необходимо для того, чтобы исключить влияние «фонового» изменения мощности на результаты измерения. Однако это требование не всегда соблюдается. Для оценки влияния обратных связей по температуре графита и концентрации ксенона по программе STEPAN/KOBRA были проведены расчеты, моделирующие первые четыре опыта эксперимента по измерению методом малых возмущений. Для расчетов было взято состояние 4 блока ЛАЭС на 18 ноября 2002 года. Рассматривались три варианта:

  1. При моделировании эксперимента предполагалось, что температура графита и концентрация ксенона в топливе постоянны и равны начальным величинам. Перед измерением мощность реактора не меняется, температура графита постоянная, концентрация ксенона равновесная. (Вариант 1).
  2. При моделировании эксперимента учитывалось изменение концентрации ксенона и температуры графита. Перед измерением мощность реактора не меняется, температура графита постоянная, концентрация ксенона равновесная. (Вариант 2).
  3. При моделировании эксперимента учитывалось изменение концентрации ксенона и температуры графита. За 200 секунд перед измерением в результате перемещения 4 стержней АР с начальной глубины погружения 350 см до 354 см была внесена отрицательная реактивность, которая вызвала переходный процесс со снижением мощности реактора (около 2.0 МВт/мин) и изменением температуры графита и концентрации ксенона. (Вариант 3).

Результаты расчетов для трех вариантов представлены в таблице 5.

Таблица 5.
Результаты моделирования эксперимента по измерению..

№ опыта Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3
1 0.38 0.42 0.
42
2 0.38 0.35 0.33
3 0.36 0.41 0.45
4 0.38 0.30 0.26

Видно, что во 2 и 3 вариантах наблюдается систематическое занижение величин в четных опытах по отношению к нечетным. Это связано с тем, что на двухминутном интервале уже начинает проявляться обратная связь по температуре графита и концентрации ксенона. Такая же картина наблюдается в реальных экспериментах. Видно также, что фоновое снижение мощности (вариант 2) приводит к некоторому увеличению «раскачки». Результаты расчета варианта 1 с постоянными величинами температуры графита и концентрации ксенона показали, что при «отключенной» обратной связи по температуре графита и концентрации ксенона величины , полученные в четных и нечетных опытах практически совпадают.

Исследуется влияние изменения давления в барабан-сепараторе на результаты измерения w. В стационарных расчетах w давление в барабан-сепараторе предполагается постоянным. Согласно экспериментальным результатам при измерении w давление в барабан сепараторе снижается на 0.2 – 0.4 атмосферы. Сравниваются результаты расчетов, моделирующих измерение w в предположении, что Рбс не меняется в процессе эксперимента и расчетов, учитывающих изменение Рбс в процессе эксперимента. На рисунках 5 и 6 приведены результаты моделирования экспериментов по измерению w на 1 блоке САЭС 06.03.2006. Согласно результатам эксперимента при моделировании предполагалось, что давление в барабан сепараторе линейно снижается на 0.2 атмосферы (с 70 до 69.8) в течение 40 секунд после начала погружения стержней.

 Изменение реактивности при-3

Рис. 5. Изменение реактивности при моделировании измерения w.

Рис. 6. Изменение мощности при моделировании измереняи w.

Видно, что учет изменения давления в барабан-сепараторе приводит к заметному изменению временных зависимостей реактивности и мощности реактора. Более быстрый рост реактивности в случае учета изменения давления приводит к более выраженному локальному максиму мощности в момент времени 3540 секунд после начала движения стержней. Учет изменения давления в процессе измерения w приводит к тому, что величина w оказывается больше по абсолютной величине на 20 30% по сравнению с расчетом варианта с постоянным давлением в барабан сепараторе. Таким образом, при моделировании эксперимента по определению значения w необходимо учитывать изменение давления в барабан-сепараторе.

Численное моделирование экспериментов по измерению с

Далее моделируются эксперименты по измерению графитового температурного коэффициента реактивности с. проведенные на блоках Ленинградской, Смоленской и Курской АЭС. Моделирование эксперимента проводилось по специальной версии программы STEPAN, предназначенной для расчетов медленных переходных процессов (выгорание и перегрузка топлива, ксеноновые переходные процессы). Как и в эксперименте, в расчете моделировалось изменение температуры графита. Внесенная при этом реактивность компенсировалась перемещением регулирующих стержней. Результаты расчетов представлены в таблице 7.

Таблица 7.

Результаты моделирования эксперимента по измерению с.

Параметр, размерность Станция, номер блока и дата
ЛАЭС-1, 18.12.03 КАЭС-1, 30.03.01 КАЭС-2, 30.06.04 САЭС-2, 01.11.01 САЭС-2, 11.01.03 САЭС-3, 19.09.01
c, 1/0С (мод) 2.610-5 2.910-5 3.510-5 5.710-5 3.410-5 4.210-5
c, 1/0С (ст.) 4.510-5 4.610-5 3.310-5 4.310-5 4.410-5 4.310-5
c, 1/0С (экс.) 2.710-5 3.7410-5 4.710-5 4.810-5 3.3410-5 4.410-5




В таблице 7 приведены значения с, полученные при моделировании эксперимента с (мод.), полученные из стационарного расчета по стационарной версии программы STEPAN с (ст.) и полученные из эксперимента с (экс.). Величины с, полученные экспериментальным путем и в результате численного моделирования эксперимента, имеют довольно большой разброс, что, по видимому, объясняется трудностью точного измерения параметров, необходимых для определения с. Величины с, полученные в результате стационарного расчета имеют гораздо меньший разброс и лежат в пределах изменения экспериментальных значений с. Это говорит об отсутствии систематической ошибки в стационарном расчете.

В третьей главе излагаются предложения автора по возможным новым методам экспериментального определения с и w а также описана предложенная автором новая методика обработки экспериментальных данных, полученных при измерении .

Комбинированный метод определения с и w.

Представлено предложение по методу измерения быстрого мощностного и графитового коэффициентов реактивности, основанному, как и штатный метод измерения w, на вводе отрицательной реактивности в результате частичного погружения четверки регулирующих стержней. В штатном методе определения быстрого мощностного коэффициента тепловая мощность реактора после достижения локального максимума (в период времени 20-25 секунд после начала погружения стержней) начинает снова монотонно снижаться. Это обусловлено тем, что стабилизация мощности на новом уровне при отключенных медленных обратных связях наступает лишь через 100-200 секунд (рисунок 4). Можно записать следующую систему уравнений:

i=wWi+cTi+XXei ; i=1,3

В левой части (i) стоит реактивность, внесенная в результате изменения мощности, температуры графита и концентрации ксенона (1 2 и 3 члены в правой части уравнения). Три уравнения составляются для трех разных моментов времени. К сожалению, решить эту систему уравнений достаточно сложно. Дело в том, что вклады в реактивность в результате изменения температуры графита и концентрации ксенона (величины cTc и XXe соответственно) имеют похожие временные зависимости.

Можно переписать систему уравнений следующим образом:

i=wWi+c*Ti ; i=1,2

где c* - эффективный коэффициент реактивности по температуре графита, учитывающий также вклад в реактивность от изменения концентрации ксенона. Это можно сделать потому, что если изменение мощности по форме близко к ступеньке, то в течение некоторого времени после изменения мощности временные зависимости изменения температуры графита и концентрации ксенона близки к линейным. По сути, коэффициент реактивности c* можно рассматривать как характеристику медленной положительной обратной связи по мощности реактора. Для проверки метода было проведено численное моделирование эксперимента по измерению w на 3 блоке ЛАЭС 15 ноября 2005 года. В результате были получены следующие значения:

w=-2.410-4 -2.610-4 /МВт и c*=8.910-3 9.910-3 /0С. Полученная величина быстрого мощностного коэффициента реактивности хорошо согласуется с экспериментальной величиной w=-2.310-4 /МВт. Согласно стационарному расчету нейтронно-физических характеристик реактора для данного состояния, эффект разотравления реактора на мощности (-X) равен 5.5 . Подставляя эту величину в уравнение с*Tc= сTc-5.5Xe, можно получить величину графитового температурного коэффициента реактивности с. Таким образом, получаются значения с =4.110-3 4.310-3 /0C. Согласно стационарному расчету, проведенному по стационарной версии программы STEPAN, величина с=3.710-3/0C.

Пассивный метод определения с и эффекта ксенонового отравления.

Рассмотрим теперь возможный альтернативный метод определения c без проведения специального эксперимента. Он может быть использован на любом энергетическом уровне мощности реактора, в том числе, на номинальном. Определение c проводится из анализа процесса перевода реактора с одного уровня мощности на другой. При этом, как и в традиционном методе, измеряется изменение ОЗР и определяется величина реактивности, внесенной в результате изменения уровня мощности, температуры графита и концентрации ксенона. Можно записать следующее уравнение:

Где - суммарное изменение реактивности;

wW – изменение реактивности за счет изменения мощности;

сTc – изменение реактивности за счет изменения температуры графита;

XXe - изменение реактивности за счет изменения концентрации ксенона.

Суммарное изменение реактивности () может быть выражено через изменение ОЗР:

Величина с и эффект отравления ксеноном (X) определяются из решения системы из двух уравнений баланса реактивности, составленных для двух моментов времени при известном w. Возможность применения этого метода продемонстрирована численным моделированием соответствующих переходных процессов с помощью динамической версии программы STEPAN.

К достоинствам этого метода можно отнести:

- этот метод пассивный (не требует проведения специальных экспериментов);

- существенно возрастают возможности регулярного измерения с;

- этот метод позволяет изучить зависимость с от уровня мощности (как показывают расчеты, с имеет существенную зависимость от уровня мощности реактора);

- одновременно экспериментально определяется величина отравления Xe135, ранее экспериментально не определявшаяся.

Усовершенствованная методика определения .

Далее обсуждается новая методика обработки экспериментальных данных при измерении парового коэффициента реактивности. При определении меняется температура теплоносителя на входе в реактор. Считается, что внесенная при этом реактивность полностью компенсируется в течение 2 минутного интервала в результате перемещения стержней и изменения мощности реактора и мощность реактора стабилизируется на новом уровне. Однако, как показывает практика, полной компенсации за этот интервал времени не происходит. Это может приводить к значительной «раскачке» результатов при задании возмущения разного знака. Предлагается вносимую реактивность измерять непосредственно реактиметром, а не оценивать по перемещению стержней и изменению мощности реактора. При этом время одного измерения снижается с 2 минут до 30 секунд. Показывается, что таким образом можно полностью избавиться от зависимости измеряемой величины

Pages:     | 1 | 2 ||
 

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.