А. М. ЗАГРЕБАЕВ, В. А. НАСОНОВА
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ «ДИНАМИКА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА»
Описывается учебно-исследовательский программный модуль для изучения пространственно-временного поведения плотности потока нейтронов в реакторе с обратными связями: по запаздывающим нейтронам, температуре топлива, теплоносителя, замедлителя, паросодержанию, отравлению ксеноном и самарием. Для управления реактором моделируется локальное и интегральное регулирование. Описываются возможности программного модуля.
Предлагаемый учебно-исследовательский программный модуль является составной частью модернизируемой в настоящее время автоматизированной обучающей системы (АОС) по физике реакторов [1]. Модернизация обусловлена необходимостью перехода с операционной системы DOS на операционную систему WINDOWS, что позволяет существенно улучшить характеристики АОС в том числе и в плане визуализации.
В основе программного комплекса лежит математическая модель одномерного реактора в форме плоской пластины. Уравнение для плотности потока нейтронов в диффузионном одногрупповом приближении имеет вид:
Данное уравнение дополняется уравнениями для предшественников запаздывающих нейтронов 
, температуры топлива 
, замедлителя 
, теплоносителя 
, паросодержания 
, концентрации йода, ксенона 
, прометия и самария 
.
Связь коэффициента размножения с изменением теплофизических параметров активной зоны описывается через коэффициенты реактивности по топливу 
, теплоносителю 
, замедлителю 
и паросодержанию 
следующим образом:
Система регулирования моделируется изменением сечения поглощения 
. Регулятор имеет зону нечувствительности. Возможно регулирование интегральной мощности (поддержание критичности) и локальное изменение мощности. В случае регулирования интегральной мощности изменение сечения поглощения происходит во всех точках активной зоны на одну и ту же величину. Локальная система регулирования отслеживает отклонения плотности потока нейтронов 
за пределы допустимых значений 
и вводит стержни, обеспечивающие дополнительное поглощение не во всю зону, а только в область, в которой произошло отклонение. Математические соотношения при этом таковы:
при 
;
при 
,
где: 
– коэффициент усиления; 
– пороговое значение, при достижении которого включается регулятор.
Численная реализация модели осуществлена неявным конечно-разностным методом. Программный модуль написан с помощью Borland C++ Builder 5.0.
Программный модуль, позволяет динамически настраивать вид модели, т. е. выбирать какие обратные связи будут входить в расчет, задавать параметры этих обратных связей: константы, вид и значение коэффициентов реактивности. Также можно задать вид (автоматическое или локальное) и характеристики системы регулирования. Модуль позволяет производить настройку тех характеристик, которые будут выводиться на экран и в файл. В частности, программный модуль позволяет рассматривать задачи в статике, например, вопросы профилирования полей, эффективности органов регулирования и др.
Таким образом, программный модуль позволяет проводить широкий спектр исследований, как статики, так и динамики реактора.
Список литературы
1. , Овсянникова обучающая система по физике реакторов. Учебное пособие М.: МИФИ, 2002.
