Курсовые по энергетике
БН
Экология
Карта

Третья глава посвящена описанию методики расчета и расчетных моделей, использованных при выполнении данной работы.

Расчет пространственного распределения плотности потока быстрых нейтронов на корпусах реакторов и образцах свидетелях был осуществлен в многогрупповом приближении методом дискретных ординат с помощью программ DOT3, ANISN и библиотеки групповых сечений BUGLE 96. Трехмерное распределение нейтронного поля было получено методом синтеза двух двумерных (R-θ и R-Z) и одномерного (R) расчетов.

Особенностью разработанной расчетной модели является подробное описание геометрии и материалов облучательного канала и контейнеров с ОС. Пример аппроксимации геометрии в области канала с ОС приведен на рисунке 1.

Рисунок 1. Фрагмент R-θ сетки в пределах канала образцов-свидетелей.

1- стенка контейнера, 2- алюминиевый заполнитель, 3- образцы-свидетели, 4- вода в канале. Вторичное квантование свободного электромагнитного поля. Взаимодействие атома с квантованным излучением.

  Для подготовки источника нейтронов в R-θ геометрии использовались результаты расчета по-ТВЭЛьного приращения выгорания в кассетах сектора 60-градусной симметрии для выбранных топливных циклов. Относительные интенсивности источника переносятся на расчетную сетку с помощью специально разработанного пакета программ, рассчитывающих относительный вклад мощности ТВЭЛа в ячейку R-θ сетки по соотношению площадей ТВЭЛов, попадающих в данную ячейку, c площадью ячейки.

Аксиальное распределение интенсивности источника нейтронов в активной зоне при расчете условий облучения образцов-свидетелей в R-Z геометрии рассчитывалось по данным о распределении приращения выгорания по высоте периферийных топливных кассет, расположенных напротив канала образцов-свидетелей.

 Аксиальное распределение интенсивности источника нейтронов в активной зоне при расчете условий облучения корпуса реактора в R-Z геометрии рассчитывалось по данным о распределении приращения выгорания по высоте всех периферийных топливных кассет сектора 60-градусной симметрии.

Для проведения расчетов нейтронных полей на ОС предложено два подхода к моделированию геометрии гирлянды:

– приближение «непрерывного» контейнера, в котором гирлянда с образцами описывается одним контейнером соответствующей длины и зазоры между контейнерами не учитываются;

– приближение c «дискретными» контейнерами, в котором учитывается точное расположение контейнеров и разрывы между ними.

  Четвертая глава посвящена экспериментальному обоснованию методики расчёта нейтронного поля в каналах образцов-свидетелей.

В разделе 4.1 приводится описание эксперимента по облучению двух метрологических гирлянд в каналах ОС реактора 3-го блока Кольской АЭС и измерению удельной активности НАД выполнявшихся в рамках международного метрологического проекта COBRA. Анализ полученных экспериментальных результатов показывает, что, несмотря на одинаковую конструкцию каналов ОС и экспериментальных гирлянд и симметричную загрузку активной зоны реактора, усредненные по контейнерам значения скоростей реакций НАД для идентичных контейнеров двух гирлянд имеют систематическое различие, составляющее в среднем 6-7%. Полученный результат свидетельствует о том, что каналы, предназначенные для образцов-свидетелей, по своим нейтронным характеристикам не являются полностью идентичными.

Проводится сравнение экспериментальных результатов с расчетом. Показано, что совокупно по обеим гирляндам, при расчете с «непрерывным» контейнером, диапазоны С/Е составляют (0,96-1,10) для скорости реакции 54Fe(n,p)54Mn, (0,96-1,08) для скорости реакции 58Ni(n,p)58Co, (0,85-1,00) для скорости реакции Ti(n,x)46Sc и (1,02-1,17) для скорости реакции 93Nb(n,n’)93mNb при средних значениях С/Е 1,03, 1,03, 0,92 и 1,10 соответственно.

Результаты расчетов по схеме с «дискретным» контейнером хорошо согласуются с расчетами по схеме с «непрерывным» контейнером, при этом находятся несколько ближе к эксперименту. Совокупно по обеим гирляндам среднее значение С/Е для скоростей реакций 54Fe(n,p)54Mn и 58Ni(n,p)58Co равно 1,00, для скорости реакции Ti(n,x)46Sc -0,91, для скорости реакции 93Nb(n,n’)93mNb -1,00. Сравнение экспериментальных и расчетных скоростей реакций приведено в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Сравнение расчета выполненного в приближении «непрерывного» контейнера с экспериментом.

Гирлянда

Контейнер

С/Е

54Fe(n,p)

58Ni(n,p)

93Nb(n,n’)93mNb

Ti(n,x)46Sc

1

2

1,01

0,96

1,08

0,85

3

0,96

0,98

1,02

0,87

8

1,01

1,02

1,06

0,90

10

1,02

1,02

1,11

0,91

среднее

1,00

1,00

1,07

0,88

2

2

1,08

1,04

1,14

0,90

3

1,03

1,08

1,12

0,96

8

1,03

1,06

1,11

0,96

10

1,10

1,08

1,17

1,00

среднее

1,06

1,06

1,13

0,96

Использование расширенных наборов НАД позволяет оценить распределение отношений скоростей реакций в местах расположения контейнеров с НАД, которые коррелируют с соответствующими спектральными индексами. Важность корректной оценки спектральных индексов и, в первую очередь, величины SI0.5/3.0, определяется тем, что они используются для перехода от флюенсов, определенных по соответствующим реакциям, к флюенсу нейтронов с E>0,5 МэВ. В таблице 3 приведены расчетные и экспериментальные отношения скорости реакции 93Nb(n,n’)93mNb к скоростям реакций 54Fe(n,p)54Mn, 58Ni(n,p)58Co, Ti(n,x)46Sc.

Таблица 2. Сравнение расчета выполненного в приближении дискретного контейнера с экспериментом.

Гирлянда

Контейнер

С/Е

54Fe(n,p)

58Ni(n,p)

93Nb(n,n’)93mNb

Ti(n,x)46Sc

1

2

0,98

0,93

0,99

0,84

3

0,94

0,95

0,93

0,86

8

0,98

0,99

0,96

0,89

10

1,00

0,99

1,00

0,91

среднее

0,97

0,97

0,97

0,87

2

2

1,05

1,00

1,04

0,90

3

1,01

1,04

1,01

0,95

8

1,00

1,02

1,03

0,95

10

1,07

1,05

1,05

0,99

среднее

1,03

1,03

1,03

0,95

Таблица 3. Усредненные по гирляндам отношения расчетных и экспериментальных скоростей реакций

эксперимент

расчет «непрерывный» контейнер

расчет «дискретный» контейнер

Г1

Г2

RRFe/RRNb

2,83

2,81

3,02

2,81

RRNi/RRNb

2,02

2,07

2,16

2,03

RRTi/RRNb

20,3

20,3

24,4

22,5

  На рисунке 2 представлено сравнение отношения скоростей реакций 93Nb(n,n’)93mNb и 54Fe(n,p)54Mn, полученных в рамках международного сличительного метрологического проекта COBRA, с результатами расчета в приближении «дискретных» контейнеров и приведенными в литературных источниках данными экспериментов, выполненных на АЭС Пакш и АЭС Дукованы. Результаты расчета хорошо сходятся с экспериментальными данными проекта COBRA и измерениями на АЭС Пакш, при этом наблюдается систематическое расхождение с результатами эксперимента на АЭС Дукованы, составляющее ~ 13%.

Рисунок 2. Сравнение величин RRNb/RRFe, полученных в рамках проекта COBRA, экспериментах выполненных на АЭС Пакш и АЭС Дукованы с результатами расчета в приближении «дискретных» контейнеров.

В разделе 4.2 приводится описание эксперимента и сравнение полученных результатов с расчетами в каналах ОС реактора с кассетами-экранами.

Для оценки условий облучения в каналах ОС ВВЭР-440, эксплуатирующихся с кассетами экранами на периферии активной зоны, и валидации расчетных моделей в настоящей работе рассматриваются результаты нейтронно-дозиметрических исследований экспериментальной гирлянды с образцами облучавшейся в реакторе 1-го блока Ровенской АЭС (с кассетами-экранами) в течение одного топливного цикла в рамках международного проекта PRIMAVERA. В состав гирлянды входило 6 контейнеров с образцами. В трех контейнерах гирлянды были установлены наборы НАД, содержащие детекторы Fe, Nb.

В рамках экспериментальных исследований были выполнены измерения удельной активности 54Mn в области надреза каждого образца и результаты измерения активности НАД.


На главную