Основни характеристики на вода като модератор е, че водород, част от водата се
§ добре модерират неутрони;
§ от всички вещества, забавящи той има най-голямо напречно сечение усвояване на неутрони.
Така например, средната логаритмична загубата на сблъсък на енергия. и поради това, че неутронният делене с Е = 2 MeV енергия, необходима средно само 16 сблъсъци с водородни ядра да стане топлина. Неговата микро напречно абсорбция на неутрони SA = 0,33 Barna (за сравнение кислород абсорбция напречно сечение е равен SA = 0,00027 хамбари). По този начин ефективно забавяне на неутроните делене на топлинна енергия, самата вода поглъща неутроните.
Използването на вода и като охлаждаща течност и модератор изисква някакъв компромис между тези свойства. Същността на това ...
с това, че съотношението на ядра гориво и модератор избрани въз основа на оптималност неутронните характеристики на реактор, и необходимото количество охлаждаща течност от условията на оптималност за отвеждане на топлината и топлина АЕЦ цикъл.
Известно е, че активните зони на ядрени реактори са съставени от еднакви конструктивни елементи.
За вода под налягане реактори от този тип са касети (FA), които от своя страна са съставени от голям брой единични клетки. В най-простата си форма се състои от единична клетка на сърцевината на гориво, покритието и охлаждащата течност-модератор слой.
неутронен спектър в единичната клетка се определя основно от съотношението на ядра гориво и модератор. Тази връзка се характеризира с т.нар водород гориво съотношение п, което е съотношението на броя на водородните ядра и гориво, т.е. определя броя на ядрата на ядрото забавящо гориво (например уран). Заедно с тази стойност в неутронни проучвания се използва вода гориво съотношение Z, която се определя от отношението.
Тези количества са свързани, но не непременно пряко пропорционално.
За клетката, в която горивото се основава на уранов оксид UO2. между стойностите на п и Z има следната зависимост
където - плътност на вода при нормални условия, и - относителната плътност на вода, взети по отношение на нормални условия. Наистина, по дефиниция, съотношение водород-гориво
Заместването на експресията на съответния ядрен плътността на водата и уран
Етикетиране. ние получаване на крайния експресията горе.
Тъй широк обхват от температури плътност уран двуокис остава практически непроменен, следното равенство може да се използва за избрания гориво. По този начин, тези стойности са право пропорционални на водата при постоянна плътност. Въпреки това, ако се сравни опции с различни плътности на водата между двете стойности не се извършва пряко пропорционално. Забележка. - средната плътност на горивото в зоната на гориво с централния отвор и пролука между пръта на гориво и покритието.
По принцип, за налягане реактори с вода, може да има три възможни ситуации:
1. оптимално количество вода в клетката по отношение на Thermal Engineering, много повече от оптималното количество на вода от неутронно-физическото гледна точка, е това. В този случай, вода модериран реактори няма да имат търговска стойност и се използват само в атомни електроцентрали, специално предназначение (може би paroohlazhdaemye реактори на бързи).
2. оптимално количество вода в клетката по отношение на топлина инженерство е много по-малко от оптималното количество на вода от неутронно-физическото гледна точка, е това. В този случай е възможно да се използва канала на налягане реактори с вода.
3. оптимално количество вода в клетката по отношение на топлотехниката приблизително съвпада с оптимално количество вода за неутронно-физическото гледна точка, т.е.. Това е област на водно охлаждане реактори корпуса. Всички съществуващи реактори под налягане вода приблизително съответства на това състояние.
Да разгледаме по-подробно влиянието на съотношение на водород гориво на топлинните и неутронни характеристики на реактора, за да се определи оптималните стойности на това количество, т.е..
Случай 1 Термалните ограничения.
Ще разгледаме топлопреносната течност в една-единствена държава фаза. За еднофазна охладител общо топлинна мощност на реактора е свързан с потока W G [кг / S], на изобарно специфичен топлинен капацитет Ср [J / кг * е] и се загрява DT охладител [° С] следното равенство
Ако активната зона на реактора включва N елементарни клетки, средната мощност в една клетка е равно на
където - средната потока на охлаждащата течност през напречното сечение на единица клетка. Основното ядро на топлотехнически параметри са специфичната плътност на мощността на ядро и гориво плътността на специфична мощност. по дефиниция,
и съотношението на потока на охлаждащата течност
при което - съответно, плътността и секцията за преминаване на охлаждащата течност и скоростта U- му през сърцевината. Като се има предвид, че пренебрегването на дебелината на обвивките на топлоотделящите елементи, получаваме
По този начин, всички при равни други условия, зависи от Z, и тази зависимост е дадено от формата. Парцел на тази функция е асимптотично подходи единство и достига 0.9 на Z = 9 и п = 27.
Най-силен растеж на тази функция е в обхвата на променливата Z
1-3, където получи почти линеен растеж на Z. При стойности с Z> 3 дебелината на водния слой стане толкова голям, че се използва при получаването на този израз сближаване става неприложим.
Специфична плътност на мощността гориво, свързан с отношението. Като се има предвид, че
п. Така, оптималната стойност на съотношението водород гориво по отношение на топлотехниката ефективност е в диапазона 3 Случай 2 Неутронна-физически аспекти. Забележка умножи свойства уран вода решетка зависи главно от два параметъра; обогатяване на гориво и съотношение водород-гориво. На първия етап се ограничим с изследването, в зависимост от съотношението vodoro гориво п, като фиксирана сума за обогатяване на гориво. Основното количество характеризиращи ефективност на неутронно умножение. Според уравнение четири фактора считат зависимостта на всеки от факторите на стойността на водород гориво съотношение п. коефициента за умножение на бързи неутрони m. С увеличаване на стойност п увеличава дебелината на недостига на вода и по този начин увеличава вероятността за по-прагови неутрони, излъчвани от блока да се разсее водородните ядра. Такава разсейване ще доведе до значителен спад на неутронната енергия и изходи на прага на енергия за неутронна разпад на уран и торий. В резултат на този процес ще намали стойността на m. Следователно, т намалява с увеличаване на съотношението водород гориво.навигация в публикациите
Свързани статии