Курсовые по энергетике
БН
Экология
Карта

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