Расчетный анализ методов измерения коэффициентов реактивности РБМК

• Автор: Балыгин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы
Глава 2. Анализ действующих методик измерения коэффициентов реактивности
2.1 Описание программного комплекса STEPAN
2.2 Анализ методологии определения быстрого мощностного и парового коэффициентов реактивно'сти
2.3. Численное моделирование эксперимента но измерению aw
2.4. Численное моделирование эксперимента по измерению аф
2.5. Влияние изменения температуры графита и концентрации ксенона на измеряемую величину aw
2.6. Влияние пространственных эффектов на измеряемую величину aw
2.7. Влияние начальных условий на измеряемую величину аф
2.8. Сравнение различных способов измерения мощности при моделировании экспериментов по измерению аф и aw
2.9. Влияние типа автоматического регулятора на результаты измерения аф
2.10. Влияние неоднородности свойств активной зоны на изменение реактивности и мощности при измерении аф
2.11. Влияние величины парового коэффициента реактивности на поведение реактивности и мощности в процессе измерения аф и aw
2.12 Влияние изменения давления в барабан-сепараторе на результаты измерения быстрого мощностного коэффициента реактивности
2.13 Влияние формы аксиального распределения энерговыделения на величину парового коэффициента реактивности
2.14 Влияние температуры теплоносителя на входе в активную зону на величину парового
коэффициента реактивности
2.15. Численное моделирование эксперимента по измерению ас
Глава 3. Возможности усовершенствования методики измерения коэффициентов реактивности
3.1. Комбинированный метод определения быстрого мощностного и графитового температурного коэффициентов реактивности
3.2. Пассивный метод определения графитового коэффициента реактивности и эффекта ксенонового отравления на мощности
3.3. Совершенствование методики определения парового коэффициента реактивности РБМК
5. Заключение
Список литературы

Для определения нейтронно-физических характеристик активной зоны реактора РБМК и оценки его безопасности на станциях проводятся эксперименты по измерению таких характеристик реактора как быстрый мощностной и паровой коэффициенты реактивности, коэффициент реактивности по температуре графита, изотермический коэффициент реактивности, весовые характеристики отдельных стержней и групп стержней. Результаты этих экспериментов важны для оценки состояния реактора. Кроме того, они могут быть использованы для валидации нейтронно-физических и теплогидравлических программ, использующихся для численного моделирования переходных процессов в активных зонах РБМК.
Обычно расчет нейтронно-физических характеристик активной зоны проводится по стационарным нейтронно-физическим программам (например [1]-[3]). В случае стационарных расчетов возможно существенное расхождение расчетной и экспериментальной величин. Это расхождение в значительной мере обусловлено методической ошибкой. По определению паровой и мощностной коэффициенты реактивности равны соответственно:
АР* АР„
а,, = и а = —
р А<р " АШ
Где Дрф и Др№ - изменения реактивности, вызванные соответственно
изменениями паросодержания и мощности. Причем подразумевается, что
изменение мощности приводит, в свою очередь, только к изменению
паросодержания и температуры топлива. Получение величин Дрф, Дер, Др№ и
ДУ в расчете достаточно ясная процедура. Другое дело, получение этих
величин в измерениях. Любое возмущение в реакторе изменяет и множество
других параметров, которые по определению считаются постоянными, и
приводит к погрешностям определения нужных величин. Кроме того, понятия
коэффициентов реактивности (аф, а„, ас) базируются на точечной модели
реактора. Однако неоднородность внесенных в измерениях возмущений

приводит к изменениям формы нейтронного поля, что также ведет к возникновению погрешностей. Этой ошибки можно избежать, если проводить прямое численное моделирование эксперимента по нестационарным программам. Возможность такого численного моделирования экспериментов появилась сравнительно недавно после появления вычислительной техники с достаточно высоким быстродействием. В диссертации приводятся результаты расчетного моделирования экспериментов по программе STEPAN/KOBRA [1]. На основании полученных результатов анализируются возможные причины расхождения экспериментальных и расчетных результатов.
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 нейтроннофизические 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.

Видно, что во втором варианте, где тепловая мощность мгновенно следует за нейтронной, нет колебаний мощности,
В таблицах 2.5.1 -:-2.5.3 представлены величины ат полученные при моделировании эксперимента для четырех вариантов:
1. В расчете учитывается изменение в процессе эксперимента концентрации ксенона и температуры графита.
2. В расчете учитывается изменение в процессе эксперимента температуры графита. Концентрация ксенона предполагается постоянной и равной начальной величине.
3. В расчете предполагается, что температура графита и концентрация ксенона в процессе эксперимента не меняются и равны начальным величинам.
За. Предполагается, что уровень, на котором мощность стабилизируется, берётся так же, как и в эксперименте (локальный максимум).
36. В качестве уровня, на котором мощность стабилизируется, берётся не локальный максимум мощности а уровень реальной стабилизации мощности из расчета с «выключенной» обратной связью по температуре графита и концентрации ксенона.
Таблица 2.5.1 Величина а,!, для 3 вариантов расчета. Эксперимент на 3 блоке ЛАЭС 15.11.05.
Вариант 1 2 3
а б
Ркор, Р 3.52-10'2 3.51-10'2 3.51-10'2 3.51-10~2
ДУ, МВт -125.9 -124.7 -123.7 -148
а«, р/°С -2.79-10'4 -2.81-10'4 (0.7%) -2.84- Ю-4 (1.8%) -2.36-10-4 (-15.4%)