М. Э. КРЮЧКОВ, научный руководитель В. И. НАУМОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ЛОКАЛЬНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ РАЗМНОЖАЮЩИХ СРЕД В РЕАКТОРАХ ТИПА ВВЭР
Для легководного реактора рассмотрены коэффициенты локального возмущения размножающей среды для каждой ячейки, а так же усредненные по всем ячейкам для разных типов топлива – стандартного уран-оксидного и МОХ-топлива с различным содержанием диоксида плутония. Проведен анализ эффектов локального возмущения по температуре теплоносителя.
Цель настоящей работы состояла в качественном исследовании коэффициентов и эффектов локального возмущения размножающей среды, возникающих в процессе работы легководного реактора ВВЭР.
Рассматривалась загрузка реактора ВВЭР-1500 уран-оксидным топливом с обогащением 235U в 4,4%, а также загрузка реактора МОХ-топливом (обедненный уран с концентрацией x(235U)=0,3% и энергетический плутоний) с различной степенью содержания диоксида плутония х=6 и 8%. Число перегрузок топлива было принято равным n=4. Таким образом, в реакторе в любой момент времени были представлены четыре типа ячеек с разным временем пребывания в реакторе и, следовательно, разными свойствами. С помощью программы Getera для каждого из типов топлива были получены коэффициенты локального возмущения размножающей среды по температуре топлива, плотности и температуре теплоносителя в зависимости от номера ячейки, а так же усредненные по всем четырем ячейкам. Все коэффициенты рассчитаны для начала компании с добавлением бора. В качестве примера в таблице 1 приведены коэффициенты локального возмущения размножающей среды по температуре теплоносителя для различных видов топлива и номеров ячеек. Здесь:
1 ячейка – свежезагруженное топливо, которое еще не выгорало;
2, 3, 4 ячейки – топливо, которое находится в реакторе 3, 2 и одну кампанию соответственно.
В последнем столбце представлены коэффициенты возмущения, усредненные по всем четырем ячейкам.
Таблица 1
αТт/н, 1/К | 1 | 2 | 3 | 4 | Усредн. |
UO2 | -1,843∙10-4 | -1,311∙10-4 | -1,250∙10-4 | -1,165∙10-4 | -1,481∙10-4 |
MOX 6 | -2,926∙10-4 | -3,925∙10-4 | -3,455∙10-4 | -2,905∙10-4 | -3,238∙10-4 |
MOX 8 | -1,428∙10-4 | -3,730∙10-4 | -3,148∙10-4 | -2,514∙10-4 | -2,882∙10-4 |
Для того чтобы проанализировать эффект локального возмущения по температуре теплоносителя, определялось такое изменение температуры теплоносителя, которое вызовет изменение локального возмущения в этой ячейке, равное доле запаздывающих нейтронов для этого типа топлива и номера ячейки. При понижении температуры теплоносителя на данную величину локальное возмущение возрастает на величину β, что может привести к серьезной неравномерности энерговыделения. Тогда эта величина и будет показателем силы эффекта локального возмущения по температуре теплоносителя. В таблице 2 приведены значения эффективной доли запаздывающих нейтронов β для различных видов топлива и номеров ячеек, а в таблице 3 представлены искомые изменения температур.
Таблица 2
β, % | 1 | 2 | 3 | 4 | Усредн. |
UO2 | 0,686 | 0,481 | 0,514 | 0,567 | 0,562 |
MOX 6 | 0,342 | 0,372 | 0,364 | 0,352 | 0,354 |
MOX 8 | 0,340 | 0,373 | 0,364 | 0,352 | 0,353 |
Таблица 3
ΔТ, °С | 1 | 2 | 3 | 4 | Усредн. |
UO2 | 37,2 | 36,7 | 41,1 | 48,6 | 38,2 |
MOX 6 | 11,7 | 9,5 | 10,5 | 12,1 | 10,9 |
MOX 8 | 14,0 | 10,0 | 11,6 | 14,0 | 12,2 |
Из приведенных таблиц видно, что МОХ-топливо гораздо более чувствительно к изменению физических параметров среды и локальные коэффициенты и эффекты возмущения размножающей среды достаточно сильно отличаются от усредненных значений.
