Нейтронно-физические эксперименты в физике ядерных реакторов презентация

Модуль 3. Экспериментальная реакторная физика.

присущей ядерному реактору безопасности.
Нейтронно-физические характеристики активной зоны ядерного реактора (НФХ АЗ ЯР) - определяющие факторы обеспечения его безопасности.
Точность (надежность) расчетных предсказаний НФХ АЗ ЯР.
Способы уточнения расчетных предсказаний НФХ АЗ ЯР.
Нейтронно-физические эксперименты на стадии технического проектирования ЯР.
Нейтронно-физические эксперименты на стадии физического пуска ЯР.
Нейтронно-физические эксперименты в течении кампании АЗ ЯР.

В сегодняшней лекции будут рассмотрены следующие темы:

на IV блоке Чернобыльской АЭС:
-- Конкурентоспособность атомных электростанций при их безаварийной эксплуатации.
-- Сомнения в возможности дальнейшего существования ядерной технологии производства электричества.
-- Необходимость создания ядерных реакторов, в которых будут принципиально исключены аварии, подобные Чернобыльской.
Концепция внутренне присущей ядерному реактору безопасности:
Безопасным можно считать реактор, в котором всегда и при любых режимах имеется отрицательная обратная связь по мощности, приводящая к появлению отрицательной реактивности и снижению мощности.

ТЕМА 1: Концепция внутренне присущей ядерному реактору
безопасности.

показатели АЭС определяют в основном нейтронно-физические характеристики АЗ ЯР (НФХ АЗ ЯР):
обогащение топлива, критические размеры активной зоны, эффективность органов регулирования, длительность кампании, изменения (эффекты) реактивности вследствие изменения температуры, скорости теплоносителя, давления, мощности, параметров второго контура;
распределение энерговыделения по реактору и его зависимость от расположения регулирующих и компенсирующих стержней;
параметры, характеризующие воспроизводство ядерного топлива;
характеристики отработанного топлива ….

ТЕМА 2: Нейтронно-физические характеристики АЗ ЯР.

в процессе кампании и сложным образом зависят от теплофизических и технических параметров работающего реактора;
рассчитываются на стадии технического проектирования и определяют конструкционные особенности ЯР:
конструкцию, материалы, условия эксплуатации АЗ;
режимы перегрузок топлива;
параметры защиты, условия хранения, транспорти-ровки и переработки отработанного топлива.

ТЕМА 2: Нейтронно-физические характеристики АЗ ЯР
(продолжение).

проектировщиков расчетные методы и исходные ядерные данные не позволяют достичь необходимой точности определения НФХ АЗ ЯР.
Погрешности в определении НФХ АЗ ЯР могут привести:
к ухудшению технико – экономических показателей (ожидаемых выгорания и воспроизводства топлива, длительности кампании, эксплуатационных затрат);
к нарушению условий ядерной безопасности;
и, как следствие, к необходимости изменений состава или конструкции АЗ, что не только очень дорого, но может быть просто невозможным.

ТЕМА 3: Точность расчетных предсказаний НФХ АЗ ЯР.

АЗ ЯР в процессе проектирования проводят экспериментальные исследования на критических сборках, состав и геометрия которых максимально близки к параметрам проектируемого реактора. Такую работу называют моделированием.
Для уточнения знаний о сечениях взаимодействия нейтро- нов с ядрами и проверки пригодности (приближенных) методов расчета (главным образом реакторов на быстрых нейтронах) проводятся интегральные эксперименты на простейших по составу и геометрии критических сборках, на которых измеряются и сопоставляются с результатами расчетов различные их характеристики.
Дифференциальные измерения для уточнения ядерных данных.

ТЕМА 4: Способы уточнения расчетных предсказаний НФХ АЗ ЯР .

определяют:
критические размеры активной зоны;
эффективность органов регулирования;
интерференцию стержней регулирования;
изменения (эффекты) реактивности вследствие изменения температуры;
параметры воспроизводства ядерного топлива.
При проведения интегральных экспериментов измеряют:
спектр нейтронов,
отношения скоростей реакций (сечений, усредненных по спектру нейтронов),
эффективную долю запаздывающих нейтронов,
время жизни мгновенных нейтронов,
ценность нейтронов.

ТЕМА 5: Нейтронно-физические эксперименты на стадии технического
проектирования ЯР .

В обозримом будущем вряд ли удастся достигнуть необходимой точности ядерных данных в результатах дифференциальных экспериментов.

ТЕМА 5: Нейтронно-физические эксперименты на стадии технического
проектирования ЯР (продолжение).

поэтапно:
Холодный физический пуск,
Разогрев ЯР посторонним источником тепла,
Энергетический физический пуск.

ТЕМА 6: Физический пуск ЯР.

физического пуска производят:
Определение критического количества топливных каналов (ТК) или тепловыделяющих сборок (ТВС) с органами регулирования и без них;
Измерение физического веса, интегральной и дифферен-циальной характеристик органов регулирования и интерференцию стержней;
Определение запаса реактивности;
Определение критического положения органов компенсации;
Измерение (определение) эффектов реактивности компонентов АЗ;
Определение подкритичности АЗ при полностью введенных поглотителях нейтронов.

ТЕМА 6: Физический пуск ЯР (продолжение).

посторонним источником тепла производят:
оценочное измерение эффективности органов регулирования в горячем состоянии,
измерение температурного и мощностного эффектов реактивности.

ТЕМА 6: Физический пуск ЯР (продолжение).

пуска ЯР определяют:
распределение плотности потока нейтронов в АЗ,
нейтронную мощность ЯР и сравнивают её с тепловой мощностью по первому и второму контурам,
отравление реактора.

ТЕМА 6: Физический пуск ЯР (продолжение).

изменяющиеся в процессе работы ЯР характеристики:
эффективность органов регулирования,
температурный эффект и температурный коэффициент реактивности,
отравление реактора ксеноном,
распределение энерговыделения в АЗ ЯР,
выгорание и воспроизводство топлива .

ТЕМА 7: Нейтронно-физические эксперименты в течение
кампании АЗ ЯР.

модуль 3:

Детекторы нейтронов, используемые в нейтронно-физических экспериментах.
Методы определения реактивности, эффективности и интерференции стержней регулирования, запаса реактивности.
Методы измерения распределения энерговыделения в активной зоне и определения мощности реактора.
Методы определения температурного, мощностного и барометрического эффектов реактивности (обратная связь в реактивности).
Методы измерения времени жизни мгновенных нейтронов, ценности и эффективной доли запаздывающих нейтронов.