Главная | Обратная связь

Определение Микроскопических сечений среды

Кафедра «Экспериментальная ядерная физика»

 

 

КУРСОВАЯ рАБОтА

 

Расчет ядерного реактора на тепловых нейтронах

по дисциплине «Кинетика ядерного реактора»

 

Выполнил

студент гр. 33221/4 Б.Ю. Никитин

Руководитель

доцент, к.ф.-м.н. И.И. Лощаков

 

«___» __________ 2015 г.

 

Санкт-Петербург

 

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

 

 

ЗАДАНИЕ №7

НА ВЫПолнение курсовоЙ РАБОТЫ

студенту группы 33221/4__ __Никитину________________________

(номер группы) (фамилия, имя, отчество)

1. Тема проекта (работы): _ Рассчитать основные характеристики ядерного реактора на тепловых нейтронах.

2. Срок сдачи студентом законченного проекта (работы) __20.05.15_

3. Исходные данные к проекту (работе): _

Тип реактора – ВВЭР, максимальный тепловой поток q_max=158 Вт/см², топливо UO₂, g=9,3 г/см³, отражатель – графит, D=60 см.

 

а¢, см

а, см

d, см

n

r1, см

r2, см

r3, см

x, %

N, МВт

P, МПа

tвх 0С

tвых 0С

к.м.

14,4

14,7

0,2

0,44

0,45

0,51

сталь

 

Где: N – тепловая мощность; а¢ - размер ТВС, а – размер ячейки, d - толщина оболочки ТВС, r₁, r₂, r₃ – размеры твэла, n – число твэлов в ТВС, х – обогащение U²³⁵, P и t – давление и температура теплоносителя, к.м. – конструкционный материал.

 

4. Содержание пояснительной записки: исходные данные, тепловой расчет, усреднение сечений по объему ячейки, усреднение сечений по спектру Максвелла, коэффициент размножения в бесконечной среде, эффективный коэффициент размножения, неравномерность тепловыделения, выводы, список использованных источников, приложения.

Примерный объём пояснительной записки 30 страниц машинописного текста.

5. Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей и плакатов): ______не требуется___________________________________

6. Консультанты __Головин А.В., к.ф.м.-н., доцент_______________

7. Дата получения задания: «__11__»____02_____ 2015 г.

 

 

Руководитель ________________ И.Г.Голиков____________

(подпись) (инициалы, фамилия)

Задание принял к исполнению _____________ __________

(подпись студента) (инициалы, фамилия)

____________

(дата)

 

 

Исходные данные

1. Тип реактора – ВВЭР

 

2. Мощность – N=750 МВт

 

3. Конструкция ТВС:

n = 90 – число твэл

а’ =14,4 см – размер кассеты

δ = 0,2 см – толщина оболочки

а= 14,7 см – шаг решетки

 

4. Конструкция твэла:

r₁=0,44 см

r₂= 0,45 см

r₃=0,51 см

 

5. Материалы:

Замедлитель и теплоноситель – H₂O

Топливо – UO₂ плотностью ɣ=9,3 г/см³

Конструкционный материал – Сталь

Отражатель – графит,

 

6. Параметры теплоносителя

T_вх=180

T_вых=260

P=11 МПа

Максимальный тепловой поток: q_max=158 Вт/см²

Тепловой расчет

Среднее значение теплового потока:

где

Возьмем первое приближение :

Среднее энерговыделение в единице объема активной зоны (а.з.):

Где П=2 r₃=2 π 0,51=3,20 см, h=1 см – периметр теплопередающей поверхности одного твэла

- объем ячейки на 1 см высоты активной зоны

Найдем объем активной зоны:

Также объем активной зоны равен:

Пусть H_а.з.=D_а.з., тогда

Число рабочих ячеек ТВС:

Определим среднюю температуру замедлителя:

Средняя температура топлива:

T_u=t_з+100=493+100=593 K

 

Определение Микроскопических сечений среды

 

3.1. Макроскопическое сечение при Е=0,025 эВ

Вначале найдем объем всех элементов, отнесенные в единице высоты ячейки.

 

Объем оболочек твэлов:

Объем оболочек кассеты:

9,84

Полный объем конструкционного материала на 1 см длины кассеты:

Объем воды в кассете: =

Объем воды кассеты:

=(14,7²-14,4²)

Тогда объем воды на 1 см длины кассеты равен:

Объем топлива:

 

Теперь определим концентрации отдельных элементов.

Концентрация ядер к.м. в стали равна:

Определим концентрацию ядер в воде:

плотность воды при P=11МПа и t_ср=220

Определим концентрацию молекул UO₂:

 

Определим среднюю плотность ядер в ячейке по формуле:

 

Сечения поглощения тепловых нейтронов и замедляющую способность вещества ξσ_s можно найти в приложении 2 методички.

 

Макроскопическое сечения и замедляющие способности ищем по формулам:

,

 

Полученные результаты занесем в Таблица 1.

 

Таблица1. Макроскопическое сечение поглощения при Е=0,025 эВ и рассеяния при Е=1 эВ

Нуклид	V, см3	1024, см-3	1024, см-3	(0,025эВ), 10-24 см2	ξσs(1эВ), 10-24 см2	∑а , см-1	, см-1
Сталь	26,1	0,0850	1,19 10-2	2,8	0,37	0,033	0,004
Н2O		0,0284	1,57 10-2	0,661	42,5	0,0103	0,667
U235	54,7	2,07 10-3	6,05 10-4		0,09	0,419	-
U238	54,7	0,0186	5,44 10-3	2,71	0,07	0,0147	-
O	54,7	0,0414	1,21 10-2	2 10-4	0,46	-	0,005
сумма	0,477	0,676