РБМК ВВР Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия Атомные батареи Физика ядерного реактора Курсовые по энергетике Термоядерный синтез Термоядерный реактор Атомные реакторы на быстрых нейтронах Развитие энергетики России

Нейтронные расчеты выполнялись двумя различными способами – в приближении «непрерывного» контейнера и с «дискретными» контейнерами. Распределение расчетных и экспериментальных скоростей реакции 54Fe(n,p)54Mn в образцах по высоте гирлянды показаны на рисунке 3. Диапазон С/Е при расчете с «непрерывным» контейнером составляет (1,00-1,08), а при расчете с «дискретным» контейнером -(0,98-1,06). Средние по всем контейнерам гирлянды значения С/E составляют 1,04 и 1,02 соответственно. Таким образом, как расчет с «непрерывным» контейнером, так и расчет в приближении «дискретных» контейнеров, хорошо согласуются с экспериментальными данными по активности 54Mn, и расхождение расчета с экспериментом в обоих случаях не превышает 10%.

Рисунок 3. Распределение усредненных по контейнеру расчетных и экспериментальных скоростей реакции 54Fe(n,p) по высоте гирлянды. Системы тождественных частиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Квантовые частицы, обладающие одинаковым набором квантовых чисел, неразличимы в принципе.

В таблице 2 приведены расчетные и экспериментальные отношения скоростей реакций 93Nb(n,n’)93mNb и 54Fe(n,p)54Mn. Отношение скоростей реакций, полученных в расчете с «непрерывным» контейнером, на ~6% выше аналогичной величины, полученной в расчете с «дискретными» контейнерами, что соответствует результатам, полученным при анализе эксперимента COBRA. При этом экспериментальные данные находятся между двумя расчетами и отклонение обоих расчетов от эксперимента примерно одинаково. Однако расчеты с «дискретным» контейнером дают более консервативный результат с точки зрения исследования ОС, что делает их применение в дозиметрии ОС ВВЭР-440 более целесообразным.

Таблица 2 Расчетные и экспериментальные отношения скоростей реакций 93Nb(n,n’)93mNb и 54Fe(n,p)54Mn.

контейнер

Экспе-римент

*С1

**С2

С1/С2

RRNb/RRFe

RRNb/RRFe

С1/E

RRNb/RRFe

C2/E

1

3,08

3,28

1,06

3,08

1,00

1,06

2

3,24

3,30

1,02

3,12

0,96

1,06

3

3,41

3,22

1,06

4

3,40

3,21

1,06

5

3,30

3,11

1,06

6

3,23

3,28

1,02

3,08

0,95

1,06

среднее

1,03

0,97

1,06

*C1 – расчет с «непрерывным» контейнером.

**С2 – расчет с «дискретными» контейнерами.

В главе 5 проводится сравнительный анализ условий облучения образцов-свидетелей в каналах ВВЭР-440 с полной активной зоной и кассетами-экранами на примере исследования штатных комплектов ОС после длительного облучения.

В рамках экспериментальной части исследований, описанной в разделе 5.1, проведено измерение удельной активности 54Mn в области надреза каждого образца. Анализ полученных распределений показал, что установка кассет-экранов практически не влияет на форму аксиального распределения поля быстрых нейтронов в каналах образцов-свидетелей.

Расчет нейтронных полей выполнялся в приближении «дискретных» контейнеров. В разделе 5.2 проводится сравнение полученных в результате расчета активностей 54Mn в материале образцов с экспериментом. Полученные результаты приведены на рисунке 4.

 Для образцов-свидетелей, облучавшихся в реакторе с кассетами-экранами, среднее значение отношения расчета к эксперименту составляет 1,05. При этом для контейнеров №№3-20, расположенных в пределах активной зоны реактора, величина C/E не превышает значения 1,10, а для 1‑го и 2-го контейнеров, облучавшихся выше границы активной зоны, различие между расчетом и экспериментом увеличивается и достигает 1,36 и 1,14 соответственно.

  Для образцов свидетелей, облучавшихся в реакторе с полной активной зоной, среднее значение отношения расчета к эксперименту составляет 0,99. Для контейнеров №№2-20 величина C/E находится в диапазоне 0,94-1,06, а для самого верхнего контейнера гирлянды отношение расчета к эксперименту составляет 0,74.

 В целом необходимо отметить весьма удовлетворительное соответствие расчета экспериментальным результатам, однако в обоих случаях для верхних контейнеров, облучающихся выше границы активной зоны, расхождение расчета и эксперимента достаточно велико.

 Полученный эффект может объясняться тем, что метод «синтеза», используемый в расчете, дает недостаточно корректные результаты для образцов, облучающихся за границами активной зоны реактора (в т.ч. из-за невозможности корректно описать геометрию и материалы над активной зоной), а также погрешностями расчета источника в верхних частях периферийных топливных кассет.

●- эксперимент

□- расчет

Рисунок 4. Сравнение расчетных и экспериментальных активностей 54Mn в образцах свидетелях облучавшихся в реакторе с кассетами-экранами (слева) и в реакторе с полной активной зоной (справа).

Раздел 5.3 посвящен определению флюенсов быстрых нейтронов, воздействовавших на ОС при облучении. Флюенс нейтронов определялся двумя способами – по предложенной в настоящей работе методике («новый» метод) и по применявшемуся ранее при исследовании ОС «старому» методу. Отношения флюенсов быстрых нейтронов, определенных по «новому» и «старому» методам - приведены в таблице 3. Диапазоны   составляют (0,98-1,36) для образцов, облучавшихся в реакторе с полной активной зоной, и (0,84-1,27) для образцов, облучавшихся в реакторе с КЭ, при средних значениях  равных 1,21 и 1,13 соответственно.

Важно отметить систематическую зависимость величины  от положения контейнера в гирлянде, которая наблюдается для обоих комплектов ОС. Так, в верхнем контейнере гирлянды величина  несколько ниже соответствующего значения определенного по «старой» процедуре, но с приближением к активной зоне величина   растет, достигая максимума в контейнерах, расположенных напротив центра активной зоны, при этом для нижних контейнеров гирлянды значение  опять уменьшается. При анализе полученных расхождений следует учесть, что в течение ряда кампаний, предшествующих выгрузке ОС в обоих реакторах, была реализована схема загрузки активной зоны с малой утечкой и на периферии активных зон были установлены ТВС с большой глубиной выгорания. Характер аксиального распределения источника нейтронов в сильно выгоревших и свежих периферийных ТВС различаются, при этом именно периферийные ТВС, установленные напротив каналов с ОС, вносят основной вклад в формирование нейтронного поля в контейнерах с образцами. При определении флюенса по «старой» методике по реакции 54Fe(n,p)54Mn «запоминаются» лишь последние несколько кампаний и получаемое распределение флюенса по гирлянде определяется выгоревшими периферийными ТВС, в то время как в «новой» процедуре применение расчета позволяет учесть вклад в накопление флюенса всех кампаний, включая кампании со свежими ТВС на периферии.

Таблица 3. Отношение флюенсов быстрых нейтронов, определенных по «новой» и «старой» процедурам.

№ контейнера

КЭ

Полная активная зона

1

0,84

0,98

2

1,04

1,00

3

1,02

1,03

4

1,03

1,07

5

1,06

1,13

6

1,12

1,21

7

1,22

1,28

8

1,16

1,26

9

1,15

1,26

10

1,16

1,29

11

1,22

1,35

12

1,27

1,36

13

1,19

1,31

14

1,18

1,30

15

1,19

1,32

17

1,22

1,31

18

1,15

1,25

19

1,11

1,20

20

1,06

1,13

  В разделе 5.4 выполнено сравнение условий облучения образцов-свидетелей в каналах реакторов с полной активной зоной и КЭ. На рисунке 5 приведены рассчитанные по «новой» методике усредненные за все время облучения плотности потока нейтронов с E> 0.5 МэВ в гирляндах ОС, облучавшимися в реакторах с полной активной зоной и КЭ. Средняя плотность потока нейтронов, воздействовавших на ОС в реакторе с полной активной зоной, превышает аналогичное значение для образцов, облучавшихся в реакторе с КЭ в ~5 раз.

●- плотность потока нейтронов на ОС в реакторе с кассетами-экранами.

▲- плотность потока нейтронов на ОС в реакторе с полной активной зоной.

Рисунок 5. Усредненные за время облучения расчетно-экспериментальные плотности потока нейтронов с E> 0,5 МэВ в гирляндах с образцами, облучавшимися в реакторах с полной активной зоной и кассетами-экранами.

 Анализ показывает, что влияние КЭ на условия облучения ОС заключается не только в снижении плотности потока нейтронов, воздействующих на образцы, но и в существенном изменении нейтронного спектра. На рисунке 6 приведено сравнение распределения расчетных спектральных индексов SI0.5/3.0 по высоте каналов ОС реакторов с полной активной зоной и КЭ.

Рисунок 6. Распределение величины спектрального индекса SI0.5/3.0 в каналах ОС корпусов реакторов с полной активной зоной и кассетами-экранами. ●- SI0.5/3.0 в контейнерах с ОС в реакторе с кассетами-экранами.

▲- SI0.5/3.0 в контейнерах с ОС в реакторе с полной активной зоной.

 Средние значения величины SI0.5/3.0 в каналах ОС реакторов с полной зоной и КЭ различаются в ~1,3 раза и составляют 11,9 и 15,4 соответственно.

Характерная форма распределения SI0.5/3.0 на приведенных распределениях обусловлена влиянием граненых поясов, фиксирующих выгородку реактора.

Таким образом, можно отметить существенное влияние граненых поясов на характеристики поля нейтронов в каналах ОС и важность их учета при определении флюенса быстрых нейтронов на ОС.

 Раздел 5.5 посвящен сравнению условий облучения образцов-свидетелей и корпуса реактора. При оценке представительности условий облучения ОС и переносе результатов их исследования на корпус реактора (КР) важным фактором является соотношение скорости облучения ОС и внутренней поверхности КР.

 Для оценки условий облучения КР в работе были проведены расчеты групповых плотностей потоков и флюенсов быстрых нейтронов на внутренней поверхности КР с полной активной зоной и КЭ за период, соответствующий облучению в них ОС. Расчеты нейтронных полей выполнялось согласно процедуре, описанной в главе 3.


На главную