Расчётная модель разработана на основе пакета программ MCU-4/SM*.
* и др. Программа MCU-3 для расчета методом Монте-Карло нейтронно-физических характеристик ядерных реакторов. Препринт ИАЭ-5736/5. М., 1994.
Расчет проводили для массива стальных образцов со стальными нагревателями, помещенными в ампулы устройства КОРПУС. Массивы образцов в ампулах в расчётной модели разбивали на семь регистрационных зон, образуя таким образом девять продольных слоёв по удалению от активной зоны реактора (семь слоёв образцов и два нагревателя).
Рассчитаны спектры нейтронов в продольных слоях образцов на уровне средней плоскости активной зоны. Расчёт проведён после настройки модели расчёта по реперным точкам экспериментальных данных для мощности реактора 6 МВт.
Спектры нейтронов показаны на рис. 15 в энергетической шкале БНАБ. Первый спектр (нулевая точка отсчёта) соответствует середине первого нагревателя в ампуле первого ряда. Последний спектр соответствует последнему нагревателю ампулы из второго ряда.
Рис. 15. Распределение плотности потока нейтронов в продольных слоях нагревателей и образцов ампул 13-23
Верифицированный расчётный метод применён для расчёта других нейтронно - физических характеристик, измерения которых трудно осуществить [34].
В частности, выполнены расчёты спектральных индексов в каждом слое образцов в четырёх рядах устройства КОРПУС. При варианте облучения с вращением ампулы с образцами на 1800 после набора половинного значения флюенса нейтронов спектральные индексы определяют по суммарным спектрам для массива образцов. При повороте ампулы массив образцов облучается в более однородном спектре быстрых нейтронов. Значения рассчитанных индексов без поворота ампулы для первого ряда приведены в таблице 13, а с поворотом в табл. 14.
Таблица 13.
Значения спектральных индексов по толщине ампул первого ряда с образцами
Номер слоя | Расстояние от центра, мм | Спектральный индекс | |||
G(0,1) | G(0,5) | G(1,0) | G(7,0) | ||
0 | -42,5 | 11,93 | 7,63 | 4,81 | 0,061 |
1 | -30 | 13,82 | 8,62 | 5,24 | 0,058 |
2 | -20 | 15,14 | 9,25 | 5,49 | 0,058 |
3 | -10 | 16,58 | 9,90 | 5,73 | 0,058 |
4 | 0 | (18,13) (18.6) | (10,60) (10.8) | (5,96) (6.09) | (0,058) (0,057) |
5 | 10 | 19,75 | 11,29 | 6,21 | 0,058 |
6 | 20 | 21,16 | 11,88 | 6,38 | 0,057 |
7 | 30 | 22,31 | 12,29 | 6,47 | 0,057 |
8 | 42,5 | 24,82 | 13,23 | 6,78 | 0,057 |
Примечание. В скобках приведены экспериментальные значения индексов.
Таблица 14.
Значения спектральных индексов для смешанных спектров нейтронов
Слой | G(0,1) | G(0,5) | G(1,0) | G(7,0) | G(0,5/1,0) |
1+7 | 15,81 | 9,48 | 5,53 | 0,058 | 1,714 |
2+6 | 17,01 | 10,07 | 5,77 | 0,058 | 1,745 |
3+5 | 17,85 | 10,46 | 5,92 | 0,057 | 1,770 |
4+4 | 18,13 | 10,60 | 5,96 | 0,058 | 1,778 |
Для каждого из девяти слоёв рассчитывали скорость дозы повреждений для железа на уровне СПАЗ. В табл. 15 приведены данные при облучении без поворота и с поворотом на 180° для мощности реактора РБТ-6 равной 6 МВт
Таблица 15
Скорость набора дозы повреждений для железа, сна/c
Номер слоя | Ампулы 13, 14 | |
без поворота | с поворотом на 1800 | |
0 | 1,00∙10-8( ±4,0) | 6,46 ∙10-9(± 4,0) |
1 | 8,44∙10-9(± 4,0) | 6,01 ∙10-9(± 4,0) |
2 | 7,37∙10-9(± 4,0) | 5,78 ∙10-9(± 4,0) |
3 | 6,41 10-9(± 4,0) | 5,62 10-9(± 4,0) |
4 | 5,55 10-9(± 4,0) | 5,55 10-9(± 4,0) |
5 | 4,82 10-9(± 4,0) | 5,62 10-9(± 4,0) |
6 | 4,18 10-9(± 4,0) | 5,78 10-9(± 4,0) |
7 | 3,59 10-9(± 4,0) | 6,02 10-9(± 4,0) |
8 | 2,92 10-9(± 3,8) | 6,46 10-9(± 4,0) |
Примечание. В скобках приведена погрешность расчёта в процентах.
В шестой главе изложены результаты эксперимента по определению энергетических спектров нейтронов, выполненного на реакторе нулевой мощности LR-0 (модель активной зоны энергетических реакторов ВВЭР-1000).
Реактор LR-0 создан совместно со специалистами РНЦ "КИ", Института ядерных исследований (Ржеж, Чехия) и исследовательского отдела завода энергетического машиностроения “Шкода ” (Пльзень, Чехия) с целью формирования моделей энергетических реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 и экспериментального исследования нейтронно-физических характеристик, результаты которых используют для сопоставления с расчётными данными. Гибкая техническая конструкция позволяет смоделировать сектор активной зоны с углом 600 типа ВВЭР-1000 со всеми элементами реактора в радиальном направлении от центра активной зоны до биологической защиты.
Внутренний диаметр алюминиевого корпуса реактора 3,5 м, высота 6,5. Внутри корпуса установлены макет активной зоны, выгородка, тепловая защита. Стенка корпуса и биологическая защита размещены в отдельном помещении. Схема макета реактора ВВЭР-1000 показана на рис. 16.
Рис. 16. Схема макета реактора ВВЭР-1000 и позиций измерения
Активная зона состоит из 32 ТВС реактора типа ВВЭР-1000. Каждая ТВС состоит из 312 твэлов в треугольной решётке с шагом 12,75 мм и 18 поглощающих элементов, которые выполнены из карбида бора. Активная длина твэлов 1250 см. При этом используют урановое топливо с обогащением 1,6-4,4% по 235U. Роль вытеснителя состоит в моделировании плотности воды в зазоре между корпусом и шахтой при разной температуре. При работе реактора бак наполняют водой до уровня 30 см выше активной зоны. Концентрацию борной кислоты в воде можно устанавливать в пределах 0-12 г/л. В соответствии с требованиями безопасности допустима максимальная мощность 5 кВт в течение 1 ч, температура воды 70 0С и плотность потока тепловых нейтронов в центре АЗ при этом примерно 109 см-2 с-1.
Облучение нейтронно-активационных и делящихся (трековых) детекторов проводили в следующих точках (позициях) реактора (см. рис. 15);
· Т-0 - сухой канал диаметром 73 мм в активной зоне (R = 947 мм);
· Т-1 - канал в выгородке диаметром 130 мм (заполнение - вода) (R = 1620мм);
· Т-2 - сухой канал диаметром 67 мм в вытеснителе около шахты (R=1848 мм);
· Т-3 - передняя стенка модели корпуса реактора ВВЭР-1000 (R=2068 мм).
Расстояния R отсчитывали по радиусу от геометрического центра реактора ВВЭР-1000. Сборки с ДНА устанавливали в каналах Т-0, Т-1, Т-2 на середине высоты макета на уровне СПАЗ.
В канале Т-1 дополнительно проводили облучение ДНА с имитационной моделью контейнера с образцами-свидетелями, представляющей собой сборку из образцов Шарпи (на четырёх этажах по высоте). Наборы ДНА устанавливали на первом и четвёртом этаже образцов. Модель контейнера устанавливали в верхней части канала Т-1. Эта положение имитирует условия облучения образцов-свидетелей в канале выгородки энергетического реактора ВВЭР-1000, поз. Т-1М.
Низкая плотность потока быстрых нейтронов в каналах Т-1 и Т-2 и в поз. Т-3 не обеспечивает достаточной активации детекторов, что вызывает необходимость облучать ДНА с большой массой и проводить измерения при малых расстояниях между ДНА и детектором гамма-излучения. В этом случае введение поправок становится необходимой процедурой. Значение поправок в отдельных случаях достигало 20 %. Неопределённость измерения скорости реакций не превышает интервал (4–12) %. Данные приведены в табл. 16.
Таблица 16
Экспериментальные скорости (n, g)-реакций в каналах Т-0, Т-1
(активационные детекторы без экрана и с экраном из кадмия)
Реакция | Т-0 RR, с-1 | Т-1 RR, с-1 | Т-0 (Cd) RR, с-1 | Т-1 (Cd) RR, с-1 |
176Lu(n, g) | 2,00·10-12 | 7,51 10-14 | ||
115In(n, g) | 2,84·10-13 | 3,95 10 –14 | 1,78 10-13 | |
197Au(n, g) | 1,62·10-13 | 2,11 10 –14 | 1,25 10-13 | 7,24 10-15 |
93Nb(n, g) | 1,20·10-15 | |||
139La(n, g) | 4,72·10-15 | 1,02 10-15 | ||
59Co(n, g) | 1,76·10-14 | 4,72 10-15 | 5,83 10-15 | 2,23 10-16 |
63Cu(n, g) | 2,32·10-15 | 6,79 10-16 | 4,61 10-16 | 2,47 10-17 |
23Na(n, g) | 2,46·10-16 | 7,14 10-17 | 2,60 10-17 | 1,66 10-18 |
239Pu(n, f) | – | 2,78 10-14 | ||
45Sc(n, g) | – | 3,40 10-15 | 9,31 10-16 | 5,95 10-17 |
Для канала Т-0 получены значения следующих параметров.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 |
