Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк




Скачать 363.28 Kb.
Название Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк
страница 1/2
Дата публикации 19.10.2014
Размер 363.28 Kb.
Тип Автореферат
literature-edu.ru > Физика > Автореферат
  1   2
РОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»
На правах рукописи.


Балыгин Алексей Александрович



Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности РБМК.
Специальность 05.14.03 Ядерные энергетические установки включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук.


Москва.
2008.

Работа выполнена в ФГУ Российский научный центр «Курчатовский Институт»



Научный руководитель: доктор технических наук

Краюшкин Александр Викторович

ИЯР ФГУ РНЦ «Курчатовский институт»


Официальные оппоненты: доктор технических наук

Цибульский Виктор Филлипович

ИЯР ФГУ РНЦ «Курчатовский институт»

кандидат физико-математических наук

Попыкин Александр Иванович

НТЦ ЯРБ

Ведущая организация «Всероссийский Научно- Исследовательский Институт по эксплуатации атомных электростанций» (ОАО «ВНИИАЭС»)

Защита состоится « ___» _____________ 2009 г. в ___ ч. ___ мин.

на заседании диссертационного совета Д 320.009.06 в Российском научном центре «Курчатовский институт» по адресу 123182, г. Москва, пл. Курчатова, д1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦ «Курчатовский институт»
Автореферат разослан «____» _____________ 2009. г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор В.Г. Мадеев.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
Актуальность работы.

Реакторы РБМК составляют около половины атомной энергетики России. Их эксплуатация будет продолжаться в течение нескольких десятков лет. Одной из важных задач научного сопровождения РБМК является обеспечение их безопасности. Коэффициенты реактивности - существенные нейтронно-физические характеристики реактора, влияющие на его безопасность. Эти величины регулярно определяются экспериментально и расчетным путем. Экспериментально полученные величины коэффициентов реактивности используются для валидации нейтронно-физических и теплогидравлических программ.

Имеет место систематическое отклонение результатов стационарных расчетов от результатов, полученных в эксперименте. Определение причин этих систематических отклонений возможно с помощью расчетного моделирования экспериментов с использованием динамических программ. Прямое расчетное моделирование экспериментов позволяет оценить и объяснить методическую ошибку, получаемую при расчетах коэффициентов реактивности по стационарным версиям программ, используемых при разработке и обосновании мероприятий по совершенствованию активной зоны РБМК.

Корректное использование результатов измерений при валидации расчетных кодов предопределяет повышение точности расчетного предсказания характеристик реактора и качества обоснования мероприятий по повышению безопасности. Поэтому данная работа является актуальной.

Цели и задачи работы.

1. Анализ существующих методик проведения экспериментов по измерению парового, быстрого мощностного и графитового коэффициентов реактивности и выявление причин расхождения этих экспериментальных величин и величин, полученных из стационарного расчета.

2. Обеспечение корректного использования результатов измерений при валидации расчетных кодов.

3. Разработка новых методов измерений коэффициентов реактивности и обработки результатов измерений.

Результаты работы, выносимые на защиту.

  1. Методика и результаты стационарных и динамических расчетов для анализа причин различия величин коэффициентов реактивности, получаемых в эксперименте и стационарном расчете.

  2. Комплексный метод определения быстрого мощностного и графитового температурного коэффициентов реактивности.

  3. Пассивный метод определения графитового коэффициента реактивности и эффекта ксенонового отравления.

  4. Новая методика обработки результатов измерения парового коэффициента реактивности.


Методы исследования.

Стационарные и динамические расчеты проводились с использованием различных версий программы STEPAN.

Научная новизна.

Проанализированы методические расхождения в определении величин коэффициентов реактивности, полученных экспериментальным путем и из расчета по стационарной версии программы STEPAN:

- рассмотрено влияние пространственных эффектов на полученные экспериментальные значения коэффициентов реактивности.

- оценено влияние «медленных» обратных связей по температуре графита и концентрации ксенона-135 на результаты измерений парового () и быстрого мощностного (w) коэффициентов реактивности.

- дано расчетное обоснование «обратного хода» реактивности в процессе эксперимента по измерению .

Разработаны предложения по:

- комплексному методу определения быстрого мощностного и графитового температурного коэффициентов реактивности;

- пассивному методу определения графитового температурного коэффициента реактивности (с);

- усовершенствованной методике обработки экспериментальных результатов для определения парового коэффициента реактивности, позволяющей практически полностью избавиться от зависимости результатов измерений от знака возмущения расхода питательной воды и снизить относительную погрешность определения величины парового коэффициента реактивности.

Достоверность.

Достоверность представленных в диссертации результатов расчетов подтверждается хорошим совпадением с результатами экспериментов. В работе использовались различные версии программы STEPAN, которая аттестована в Госатомнадзоре с выдачей аттестационного паспорта.

Практическая значимость работы.

  • Проведенный анализ методик измерения коэффициентов реактивности обеспечивает корректное использование результатов измерений при валидации программ нейтронно-теплогидравлического расчета, способствуя повышению качества расчетного прогнозирования при обосновании мероприятий по повышению безопасности РБМК.

  • Объяснение «обратного хода» реактивности при измерениях  дает лучшее понимание физики реактора.

  • Разработанные новый способ обработки результатов измерений  и пассивный метод измерения графитового коэффициента реактивности позволяют сократить время, затрачиваемое на измерения на АЭС. Решением Совета по ядерной безопасности ОАО «Концерн Энергоатом» данные разработки рекомендованы для включения в «Комплексную методику определения физических и динамических характеристик реакторов РБМК-1000».

Апробация работы.

Материалы, представленные в диссертации были доложены на следующих научных конференциях:

1. XII семинар по проблемам физики реакторов. «Волга - 2002» Москва, МИФИ, 2-6 сентября 2002 г.

  1. IX Международная Конференция «Безопасность и подготовка кадров». Обнинск, 24-28 октября 2005 г.

  2. Пятая Международная научно-техническая конференция «Безопасность, экономика и эффективность атомной энергетики МНТК 2006» Москва, Росэнергоатом, 19-21 апреля 2006.

  3. Шестая Международная научно-техническая конференция «Безопасность, экономика и эффективность атомной энергетики МНТК 2008» Москва, Росэнергоатом, 21-23 мая 2008.

  4. XV семинар по проблемам физики реакторов «Волга - 2008», Москва, МИФИ, 2 – 6 сентября 2008 г.

Личный вклад автора.

  • Проведены динамические расчеты, моделирующие эксперименты по измерению коэффициентов реактивности РБМК.

  • Выполнена оценка влияния различных факторов, не учитываемых в стационарных расчетах, на величины коэффициентов реактивности.

  • Получено объяснение «обратного хода» реактивности при измерениях парового коэффициента реактивности.

  • Разработаны новые методики экспериментального определения быстрого мощностного, парового и графитового температурного коэффициентов реактивности.

Публикации.

Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Материал диссертационной работы изложен на 164 страницах, содержит список литературы из 63 наименований, 41 таблицу и 76 рисунков.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.
Во введении обсуждаются различия в величинах быстрого мощностного (w) и парового () коэффициентов реактивности, полученных из расчета по стационарной и динамической версиям программы STEPAN. В стационарных расчетах коэффициенты реактивности вычисляются в точном соответствии с определением как отношение малого изменения реактивности к вызвавшему его малому возмущению по паросодержанию () или по мощности (W). По теории малых возмущений проводится расчет изменения реактивности в результате малого изменения возмущающего параметра и далее вычисляется коэффициент реактивности как отношение изменения реактивности к изменению возмущающего параметра.

Другое дело, получение этих величин в измерениях. Любое возмущение в реакторе изменяет и множество других параметров, которые в стационарном расчете считаются постоянными. Неоднородность внесенных в измерениях возмущений приводит к изменениям формы нейтронного поля, что также ведет к возникновению систематических отклонений расчетных значений коэффициентов реактивности от результатов измерений. Кроме того, в стационарных расчетах предполагается, что реактор в процессе измерений переходит из одного стационарного состояния в другое. В реальных экспериментах конечное (а в некоторых случаях и начальное) состояние реактора не всегда может рассматриваться как стационарное.

Влияние этих факторов можно оценить, если проводить прямое численное моделирование эксперимента по нестационарным программам. Возможность такого численного моделирования экспериментов возникла сравнительно недавно после появления вычислительной техники с достаточно высоким быстродействием.

В диссертации приводятся результаты расчетного моделирования экспериментов по программе STEPAN/KOBRA. На основании полученных результатов анализируются возможные причины расхождения экспериментальных и расчетных результатов.
В первой главе представлен обзор литературы по вопросам экспериментального и расчетного определения коэффициентов реактивности. В приведенных работах рассматриваются особенности РБМК – большой размер и сложность структуры активной зоны, влияющие на устойчивость формы поля энерговыделения. Анализируется природа коэффициентов реактивности, методы их расчета и экспериментального определения. Рассматривается влияние пространственных эффектов на коэффициенты реактивности РБМК. Также в представленных работах рассматривается влияние внедрения уран-эрбиевого топлива на величины парового и быстрого мощностного коэффициентов реактивности.
Во второй главе представлены результаты расчетного моделирования экспериментов по измерению , w и с и приводится анализ влияния различных факторов на экспериментально получаемые значения этих величин. Рассматриваются различия в экспериментальной и расчетной методиках определения быстрого мощностного (w) и парового () коэффициентов реактивности. В стационарном расчете величины w и  согласно определению вычисляются по формуле (1):



Дается небольшое и равномерное возмущение по температуре теплоносителя на входе в активную зону при расчете  или по мощности каналов при расчете w. При этом величина внесенной реактивности определяется по теории возмущений. То есть пространственные изменения распределения плотности потока нейтронов и мощности в реакторе, которые могут возникнуть в процессе эксперимента, не учитываются. В реальном эксперименте, как показывает его моделирование, изменение распределения плотности потока нейтронов и мощности может оказывать существенное влияние на получаемые величины  и w.

В стационарном расчете получаются ”чистые” значения величин  и w, не учитывающие влияния изменения таких параметров как температура графита и концентрация ксенона. А в эксперименте изменение температуры графита и концентрации ксенона могут оказывать влияние на измеряемые значения  и w.

В экспериментах изменение реактивности вычисляется по сигналам датчиков, расположенных в определенных точках в активной зоне или вне ее. Если датчики расположены рядом с регулирующими стержнями, они завышают изменение реактивности. Если датчики расположены далеко от стержней (например, вне активной зоны), величина реактивности занижается.

Таким образом, в эксперименте непросто правильно определить «теоретические» величины коэффициентов реактивности  и w. Эти величины «в чистом виде» можно получить только в результате стационарного расчета. При этом критерием правильности стационарного расчета может служить совпадение измеренных и полученных в результате расчетного моделирования измерений величин  и w, при условии, что стационарный расчет и динамическое моделирование эксперимента проводились в рамках одной модели.
Численное моделирование экспериментов по измерению  и w.

Приводится сравнение величин  и w, полученных экспериментально, в результате расчетного моделирования экспериментов и в результате стационарных расчетов. Полученные результаты представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1.
Величины w, полученные из эксперимента, стационарного расчета и динамического расчета.


Блок, дата

w, 10-4/МВт

wст

wврд

wбик

wэкс

ЛАЭС-1, 30.01.01

-3.4(62)

-2.6(23)

-2.3(9)

-2.1

ЛАЭС-2, 22.08.03

-4.4(52)

-3.1(7)

-2.8(-3)

-2.9

ЛАЭС-4, 18.11.02

-3.9(70)

-2.88(25)

-2.2(-4)

-2.3

КАЭС-1, 24.01.04

-3.3(14)

-2.4(-17)

-2.1(-28)

-2.9

КАЭС-4, 07.04.03

-3.7(37)

-2.6(-3)

-2.05(-24)

-2.7

САЭС-1, 20.01.04

-3.1(26)

-2.02(-17)

-

-2.48


Таблица 2.
Величины , полученные из эксперимента, стационарного расчета и динамического расчета.


Блок, дата

, 10-2

ст

дин

экс

ЛАЭС-1, 30.01.01

0.56 (-31)

0.79 (-4)

0.82

ЛАЭС-2, 22.08.03

0.01 (-97)

0.37 (12)

0.33

ЛАЭС-4, 18.11.02

0.27 (-64)

0.47 (-37)

0.75

КАЭС-1, 21.01.04

0.74 (-27)

1.55 (51)

1.02

КАЭС-4, 07.04.03

0.70 (-1)

0.88 (24)

0.71

САЭС-1, 20.01.04

1.03 (30)

1.34 (70)

0.79


В первых столбцах таблиц 1 и 2 представлены номера блоков и даты состояний реактора, для которых проводились эксперименты и расчеты.

Далее приводятся результаты стационарного расчета (ст), динамическоко расчета (дин) и экспериментальные результаты (экс). В таблице 1 приводятся результаты динамического расчета быстрого мощностного коэффициента реактивности для двух случаев:

1 – расчет w, полученный с учетом величины введенной реактивности, «измеренной» внутризонными датчиками (врд);

2 - расчет w, полученный с учетом величины введенной реактивности, «измеренной» боковыми ионизационными датчиками (бик);

В скобках приводится отличие в процентах абсолютной расчетной величины w от экспериментальной величины wэкс.

Экспериментальные величины  и w достаточно хорошо совпадают с величинами  и w, полученными в результате динамического моделирования, значительно лучше, чем с величинами, полученными в результате стационарных расчетов. Это с одной стороны подтверждает правильность используемой модели, а с другой является принципиальным подтверждением правильности результатов стационарных расчетов, в которых определяются несколько иные (стационарные) значения  и w.

Влияние пространственной неоднородности нейтронно-физических свойств на измеряемые величины  и w.

Величины w, полученные из статического расчета, систематически больше по абсолютной величине, чем величины w, полученные экспериментально и в результате динамического моделирования эксперимента. Это расхождение связано с тем, что в статическом расчете w мощность меняется равномерно (увеличивается на 4% в каждой расчетной ноде). В эксперименте и в динамическом расчете мощность меняется в результате частичного погружения в активную зону 4 стержней. Это приводит к перераспределению энерговыделения по объему активной зоны.

Для оценки влияния перераспределения энерговыделения по объему активной зоны проводились сравнительные расчеты, моделирующие измерение w на 2 блоке ЛАЭС по состоянию на 22 августа 2003 года. При этом рассматривалось 2 варианта:

  1. Реактивность вносилась перемещением 4 стержней, расположенных в центральной части активной зоны. Начальная глубина погружения стержней около 300 см.

  2. Реактивность вносилась одновременным перемещением всех 136 стержней РР на глубину 4 см со своего начального положения. В этом варианте обеспечивается более равномерное внесение возмущения по объему активной зоны.

Были получены следующие результаты:

первый вариант - w=-3.14·10-4 /МВт;

второй вариант - w=-3.92·10-4 /МВт.

Величина w, полученная при одновременном погружении всех стержней РР (2 вариант) на 25% выше по абсолютной величине, чем величина w, полученная для варианта 1. Таким образом, при более равномерном вводе реактивности по объему активной зоны измеренная величина w была бы больше по абсолютной величине. Величина w, полученная во втором варианте, лучше согласуется с результатами статических расчетов, где реактивность вводится равномерно по объему активной зоны.

Использование датчиков БИК, расположенных за пределами реактора для измерения введенной реактивности при взвешивании стержней приводит к занижению значения введенной реактивности и абсолютной величины w по сравнению с реактивностью, полученной с учетом изменения нейтронного потока во всей активной зоне. Величина занижения для разных вариантов может меняться от 12 до 30% (см. табл. 1).

Анализируется различие расчетных величин  и w, полученных на основании моделирования экспериментов с использованием для оценки изменения суммарной мощности реактора боковых датчиков, расположенных за пределами активной зоны (датчики БИК) и внутризонных датчиков (датчики ВРД). Для моделирования экспериментов было выбрано состояние 4 блока Курской АЭС на 7 апреля 2003 года. На рисунке 1 представлены рассчитанные временные зависимости изменения мощности реактора при моделировании измерений w.




Рис 1. Расчетное изменение мощности при моделировании эксперимента.
Сплошной линией обозначена зависимость интегральной мощности реактора, полученная на основании расчета. Интегральная мощность практически совпадает с мощностью, измеренной одной или несколькими группами внутризонных датчиков ВРД. Символами ■ обозначается зависимость мощности реактора, полученная на основании сигналов БИК. Видно, что мощность реактора, восстановленная по показаниям БИК, меняется медленнее, чем реальная мощность реактора. Это вызвано тем, что внереакторные датчики БИК расположены далеко от погружаемых стержней.

На рис. 2 представлена зависимость изменения мощности реактора при моделировании измерений .





Рис. 2. Изменение мощности при моделировании эксперимента по измерению .

Представлены две зависимости мощности от времени: интегральная мощность реактора, полученная прямым расчетом и мощность реактора, полученная с учетом изменения суммарного сигнала 4 датчиков БИК. Видно, что мощность реактора, восстановленная по суммарному сигналу четырех БИК, меняется больше чем мощность реактора, полученная по показаниям внутризонных датчиков.

Увеличение расхода питательной воды приводит к уменьшению паросодержания во всех топливных каналах. При этом более выраженное изменение паросодержания имеет место в каналах, расположенных на периферии активной зоны. Внесенная отрицательная реактивность компенсируется извлечением регулирующих стержней, расположенных в центральной части активной зоны. При их перемещении мощность меняется в основном в их ближайшем окружении. Таким образом, увеличение расхода питательной воды, скомпенсированное извлечением стержней АР приводит к перераспределению энерговыделения в реакторе. Кроме того, при увеличении расхода питательной воды растет плотность теплоносителя. Это приводит к снижению «прозрачности» активной зоны и уменьшению потока нейтронов в области размещения БИК. Аналогичное перераспределение энерговыделения происходит и при уменьшении расхода питательной воды.

На основании приведенных расчетов показано, что использование внереакторных датчиков БИК для определения уровня мощности в процессе экспериментов по измерению величин  и w приводит к тому, что абсолютная величина w занижается примерно на 10%, а величина  завышается на 5080%.

Исследуется влияние изменения формы аксиального распределения энерговыделения на величины  и w. По стационарной версии программы STEPAN были проведены расчеты для двух состояний 1 и 3 блоков САЭС. При этом вместо реальных показаний 12 аксиальных датчиков, по которым в программе STEPAN восстанавливается высотное поле энерговыделения задавались искусственные для формирования нового поля энерговыделения. Таким образом, было сформировано по 4 искусственных высотных поля энерговыделения для двух рассматриваемых состояний (варианты 14).

Вариант 1 имитирует одногорбое поле с максимумом в центре.

Вариант 2 имитирует одногорбое поле с максимумом, сдвинутым к верху активной зоны.

Вариант 3 имитирует одногорбое поле с максимумом, сдвинутым к низу активной зоны.

Вариант 4 имитирует двугорбое поле энерговыделения.

В таблице 3 представлены значения  и w для четырех вариантов для состояний Смоленской АЭС 1 и 2 блоков.

Таблица 3.

Величины  и w для 4 искусственных аксиальных распределений энерговыделения.

Состояние

Вариант


1

2

3

4

САЭС-1

06.03.06

, 

0.83

0.56

0.87

0.75

w, /МВт

-3.310-4

-3.710-4

-3.310-4

-3.410-4

САЭС-3

13.09.06

,

0.33

0.12

0.34

0.27

w, /МВт

-3.710-4

-4.110-4

-3.710-4

-3.810-4


Согласно представленным результатам расчетов, изменение аксиального профиля энерговыделения может оказывать существенное влияние на величину парового коэффициента реактивности. Измеряемая величина  может меняться в пределах 0.20.3  для одного и того же блока без существенного изменения загрузки, уровня мощности и других параметров реактора. Показано, что смещение аксиального поля энерговыделения вверх приводит к уменьшению величин  и w. Известно, что при изменении температуры теплоносителя на входе в активную зону паросодержание () меняется по высоте неравномерно и имеет выраженный максимум на расстоянии около 2.5 м от низа активной зоны (на границе экономайзерного и испарительного участков). Смещение поля энерговыделения вверх приводит к тому, что максимум энерговыделения сдвигается в область меньшего , что и приводит к уменьшению  и w. Приведенные результаты подтверждают известную корреляцию между величинами  и w : w·104=( - 3.0)±0.3 /МВт.

Исследуется влияние температуры теплоносителя на входе в активную зону на величину парового коэффициента реактивности. Согласно технологическому регламенту по эксплуатации РБМК-1000 температура теплоносителя на входе в активную зону на номинальном уровне мощности может меняться в пределах 265270 0С. При этом уменьшение температуры воды на 1 градус приводит к увеличению длины экономайзерного участка примерно на 10 см. Таким образом, изменение температуры на входе в активную зону меняет форму зависимости  от высоты участка активной зоны. Это может приводить к некоторому изменению величины парового коэффициента реактивности.

Для оценки влияния температуры теплоносителя на входе в активную зону на величину  были проведены расчеты по стационарной версии программы STEPAN состояния 3 блока САЭС на 13.09.06 с температурами теплоносителя на входе в активную зону 265 и 270 0С. В таблице 4 представлены результаты расчетов парового коэффициента реактивности для температуры теплоносителя на входе 265 и 270 0С.

Таблица 4.

Величины парового коэффициента реактивности для 4 искусственных аксиальных распределений энерговыделения. Температура воды на входе в активную зону Твх=265 и 270 0С.


Параметр

Вариант


1

2

3

4

265, 

0.38

0.11

0.43

0.32

270, 

0.33

0.12

0.34

0.27

, 

0.05

-0.01

0.09

0.05


В строках 2 и 3 в величинах  приведены значения парового коэффициента реактивности для температуры теплоносителя на входе в активную зону 265 и 270 0С (265 и 270). В четвертой строке приведена разность этих величин.

Согласно представленным в этом разделе результатам расчетов, при уменьшении температуры теплоносителя на входе в активную зону с 270 до 265 0С, величина  увеличивается в пределах 0.1 . При уменьшении температуры теплоносителя увеличивается длина экономайзерного участка и максимум  смещается выше, в область более высокого энерговыделения. Это и приводит к росту . При этом на величину изменения  оказывает влияние аксиальное распределение энерговыделения в активной зоне.

Исследуются причины так называемого «обратного хода» реактивности при измерении . Во всех расчетных зависимостях реактивности от времени, полученных при моделировании экспериментов по измерению  видно, что сразу после увеличения расхода питательной воды реактивность увеличивается, проходит через максимум, и только после этого (через 4-6 секунд) начинает снижаться. И наоборот, сразу после снижения расхода питательной воды реактивность снижается и только через 4-6 секунд начинает увеличиваться. Подобный эффект наблюдается и в реальных экспериментах при измерении . Известно также, что этот эффект усиливается по мере увеличения в загрузке ТВС с эрбиевым поглотителем.

В настоящее время в РБМК загружается топливо, содержащее выгорающий поглотитель (Er2O3). Нейтронно-физические свойства такого топлива сильно зависят от глубины выгорания. Согласно результатам расчетов «индивидуальный»  такой канала со свежим топливом отрицательный, но по мере выгорания растет и становится положительным.

Обычно каналы максимальной мощности - это каналы с относительно свежим «эрбиевым» топливом, имеющие большой отрицательный эффект обезвоживания. В каналах максимальной мощности устанавливаются большие расходы теплоносителя (6-8 кг/сек). Это приводит к тому, что скорость движения теплоносителя в этих каналах максимальная. Таким образом, каналы с большой мощностью быстрее заполняются «холодным» теплоносителем, имеющим бóльшую плотность (при увеличении расхода питательной воды). Это приводит к начальному росту реактивности и мощности реактора.

На рисунке 3 представлена временная зависимость реактивности от времени при измерении  на 4 блоке ЛАЭС 18 ноября 2002 года.

Вариант 1 – это стандартный расчет.

Вариант 2 – это расчет того же состояния, но с измененным распределением расхода теплоносителя –6 кг/сек на входе в каждый канал.


Рис. 3. Зависимость реактивности от времени.
Во втором варианте скорость движения теплоносителя во всех каналах одинаковая. Следовательно, заполнение всех каналов «холодной водой» происходит одновременно. Поэтому во втором варианте роста реактивности в начальный момент времени нет.
Влияние изменения концентрации ксенона, температуры графита и давления в барабан-сепараторе на измеряемые величины  и w.

Исследуется влияние изменения температуры графита и концентрации ксенона на результаты измерения w. Предполагается, что изменение этих параметров не оказывает существенного влияния на измеряемую величину w, так как сами измерения проводятся в течение достаточно короткого времени – 20-30 секунд. Для определения роли обратной связи, связанной с изменением этих параметров были проведены расчеты для трех вариантов:

  1. При моделировании эксперимента учитывалось изменение концентрации ксенона и температуры графита.

  2. При моделировании эксперимента учитывалось изменение температуры графита. Концентрация ксенона в топливе предполагалась постоянной и равной начальной величине.

  3. При моделировании эксперимента предполагалось, что температура графита и концентрация ксенона в топливе постоянны и равны начальным величинам.

На рисунке 4 представлены расчетные временные зависимости изменения мощности реактора, полученные при моделировании эксперимента для одного из рассмотренных состояний – 1 блока КАЭС 24 января 2004 года.



Рис. 4 Изменение мощности при моделировании измерения w на 1 блоке КАЭС 24.01.2004.
Видно, что в течение первых 20-30 секунд влияние изменения температуры графита и концентрации ксенона действительно пренебрежимо мало. Как показывают расчеты, величины w, полученные с учетом и без учета влияния изменения температуры графита и концентрации ксенона (варианты 1 и 3) различаются на 1.5-2.0%, что намного меньше точности измерения w. Однако видно также, что в третьем варианте мощность реактора через 30 секунд после начала эксперимента вновь начинает снижаться и стабилизируется на более низком уровне только через 150-200 секунд.

Согласно расчетам реальная величина изменения мощности на 20-25 МВт больше, чем величина, взятая в области локального максимума (как это принято при обработке измерений). Однако к этому моменту времени влияние обратной связи по температуре графита и концентрации ксенона уже настолько значительно, что стабилизация мощности в первом и втором вариантах не достигается. Согласно полученным результатам, использование экспериментально измеренной величины изменения мощности в области локального максимума приводит к завышению абсолютной величины w примерно на 15%.

Исследуется влияние изменения температуры графита и концентрации ксенона на измеряемую величину . Измерение  проводится на интервале времени около 120 секунд. Этого времени может оказаться достаточно для того, чтобы начала проявляться обратная связь по температуре графита и концентрации ксенона. Измерение температуры графита и концентрации ксенона в процессе эксперимента может быть связано также с нестационарной мощностью реактора перед началом измерений. Согласно «Комплексной методике» измерение парового коэффициента реактивности должно проводиться на реакторе, в котором мощность поддерживалась на постоянном уровне в течение достаточно долгого времени (не менее суток до начала измерения). Это необходимо для того, чтобы исключить влияние «фонового» изменения мощности на результаты измерения. Однако это требование не всегда соблюдается. Для оценки влияния обратных связей по температуре графита и концентрации ксенона по программе STEPAN/KOBRA были проведены расчеты, моделирующие первые четыре опыта эксперимента по измерению  методом малых возмущений. Для расчетов было взято состояние 4 блока ЛАЭС на 18 ноября 2002 года. Рассматривались три варианта:

  1. При моделировании эксперимента предполагалось, что температура графита и концентрация ксенона в топливе постоянны и равны начальным величинам. Перед измерением  мощность реактора не меняется, температура графита постоянная, концентрация ксенона равновесная. (Вариант 1).

  2. При моделировании эксперимента учитывалось изменение концентрации ксенона и температуры графита. Перед измерением  мощность реактора не меняется, температура графита постоянная, концентрация ксенона равновесная. (Вариант 2).

  3. При моделировании эксперимента учитывалось изменение концентрации ксенона и температуры графита. За 200 секунд перед измерением  в результате перемещения 4 стержней АР с начальной глубины погружения 350 см до 354 см была внесена отрицательная реактивность, которая вызвала переходный процесс со снижением мощности реактора (около 2.0 МВт/мин) и изменением температуры графита и концентрации ксенона. (Вариант 3).

Результаты расчетов  для трех вариантов представлены в таблице 5.

Таблица 5.
Результаты моделирования эксперимента по измерению..


№ опыта

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

1

0.38

0.42

0.42

2

0.38

0.35

0.33

3

0.36

0.41

0.45

4

0.38

0.30

0.26


Видно, что во 2 и 3 вариантах наблюдается систематическое занижение величин  в четных опытах по отношению к нечетным. Это связано с тем, что на двухминутном интервале уже начинает проявляться обратная связь по температуре графита и концентрации ксенона. Такая же картина наблюдается в реальных экспериментах. Видно также, что фоновое снижение мощности (вариант 2) приводит к некоторому увеличению «раскачки». Результаты расчета варианта 1 с постоянными величинами температуры графита и концентрации ксенона показали, что при «отключенной» обратной связи по температуре графита и концентрации ксенона величины , полученные в четных и нечетных опытах практически совпадают.

Исследуется влияние изменения давления в барабан-сепараторе на результаты измерения w. В стационарных расчетах w давление в барабан-сепараторе предполагается постоянным. Согласно экспериментальным результатам при измерении w давление в барабан сепараторе снижается на 0.2 – 0.4 атмосферы. Сравниваются результаты расчетов, моделирующих измерение w в предположении, что Рбс не меняется в процессе эксперимента и расчетов, учитывающих изменение Рбс в процессе эксперимента. На рисунках 5 и 6 приведены результаты моделирования экспериментов по измерению w на 1 блоке САЭС 06.03.2006. Согласно результатам эксперимента при моделировании предполагалось, что давление в барабан сепараторе линейно снижается на 0.2 атмосферы (с 70 до 69.8) в течение 40 секунд после начала погружения стержней.






Рис. 5. Изменение реактивности при моделировании измерения w.




Рис. 6. Изменение мощности при моделировании измереняи w.
Видно, что учет изменения давления в барабан-сепараторе приводит к заметному изменению временных зависимостей реактивности и мощности реактора. Более быстрый рост реактивности в случае учета изменения давления приводит к более выраженному локальному максиму мощности в момент времени 3540 секунд после начала движения стержней. Учет изменения давления в процессе измерения w приводит к тому, что величина w оказывается больше по абсолютной величине на 20  30% по сравнению с расчетом варианта с постоянным давлением в барабан сепараторе. Таким образом, при моделировании эксперимента по определению значения w необходимо учитывать изменение давления в барабан-сепараторе.
Численное моделирование экспериментов по измерению с
  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Межгосударственный стандарт государственная система обеспечения единства...
Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Большая гамма адаптеров позволяет производить измерения давления...
Диагностический набор smc-1002 служит для проведения диагностики топливных систем впрыска бензиновых двигателей и определения неисправностей...
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Требования к составу и правилам оформления представляемых на государственную...
Требования к составу и правилам оформления, представленных на государственную экспертизу материалов по технико-экономическому обоснованию...
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Программа №12
Расчетный час в гостинице 15. 00. Размещение с 12. 00 до 15. 00 возможно при наличии свободных номеров
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Инструкция пользователя. 23
Разработка методов информационного поиска на основе методов интеллектуального анализа данных. 8
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Анализ работы методического объединения учителей русского языка и...
В 2010-2011 году мо работало над методической темой «Пути обновления содержания и методов обучения русскому языку и литературе»
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Разработка оптимального алгоритма поиска изображений по образцу
В статье предлагается метод формирования такого алгоритма, заключающийся в выборе наиболее значимых вейвлет-коэффициентов сжатого...
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Эколого-биохимические взаимодействия
Такой анализ позволяет, во-пер­вых, лучше представить пути использования данных веществ в практике сельского хозяйства, охраны среды,...
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon Урок литературы в 6-м классе "Волхвы не боятся могучих владык " (уч. Л. Н. Дворцова)
Использование интерактивных методов обучения, которые включают в себя разные виды активности учащихся: моделирование, коммуникативный...
Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности рбмк icon 1. Технологический подход в обучении. Анализ обобщенных педагогических...
Термин «технология обучения» это способ реализации содержания обучения, предусмотренного учебными программами, включающий в себя...
Литература


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
literature-edu.ru
Поиск на сайте

Главная страница  Литература  Доклады  Рефераты  Курсовая работа  Лекции