Az uránvíz-cellák fizikai jellemzői, ingyenes tanfolyamok, kivonatok és tézisek
A víz mint moderátor fő jellemzői a víz részét képező hidrogén
§ a legjobb neutron-moderátor;
A retarderek közül a legnagyobb neutronelnyelő keresztmetszete van.
Például az átlagos ütközéses logaritmikus energiaveszteség. és ezért egy E = 2 MeV energiával rendelkező hasadási neutron szükséges, átlagosan csak 16 hidrogénes maggal történő ütközés válik termikusvá. A neutronok mikroszekundumos abszorpciója sa = 0,33 barn (összehasonlítás esetén az oxigénabszorpciós keresztmetszet sa = 0,00027 barn). Tehát hatékonyan lassítja a hasadási neutronokat a hőenergia számára, maga a víz hatékonyan elnyeli ezeket a neutronokat.
A víz egyidejű alkalmazása a hűtőfolyadékkal és a moderátorral kompromisszumot javasol e tulajdonságok között. A lényege ...
, hogy az arány a tüzelőanyag és a moderátor magok alapján kiválasztott egy optimum neutronics jellemzőit a reaktor, és a szükséges mennyiségű hűtőfolyadékot a optimumfeltételekbe a hő eltávolításáról és hő NPP ciklust.
Mint ismeretes, az atomreaktorok aktív zónái ugyanazon szerkezeti elemekből állnak.
A víz-víz reaktorok, mint például az üzemanyag-szerelvények (TVS), amelyek viszont számos elemi cellából állnak. A legegyszerűbb formában az egységcella egy üzemanyag-magból, egy bevonatból és egy hűtőközeg-moderátor rétegből áll.
Az ilyen elemi cellában lévő neutron spektrumot elsősorban az üzemanyagmagok és a moderátor aránya határozza meg. Ezt az arányt az úgynevezett hidrogén-üzemanyag arány n jellemzi, amely megegyezik a hidrogénmagok és az üzemanyagok számának arányával, vagyis meghatározza az üzemanyagmagon (pl. Urán) lévő moderátor magok számát. Ezen érték mellett a neutron-fizikai vizsgálatokban a víz-tüzelőanyag-arányt Z is használják, amelyet a kapcsolat határoz meg.
Ezek a mennyiségek összefüggenek, de nem feltétlenül arányosak.
Olyan cella esetében, amely az UO2 urán-oxid alapú üzemanyagot használ. az n és a Z értékei között létezik a következő összefüggés
hol van a normál körülmények között a víz sűrűsége, és a normál körülmények között vett víz relatív sűrűsége. Valóban, a hidrogén-üzemanyag arány meghatározásával
Ebbe a kifejezésbe helyezzük a víz és az urán megfelelő nukleáris sűrűségét
Címkézés. megkapjuk a fenti végső kifejezést.
Mivel a urán-dioxid sűrűsége gyakorlatilag változatlan marad a széles hőmérsékleti tartományban, a következő összefüggés használható a kiválasztott tüzelőanyag esetében. Így állandó vízsűrűséggel ezek a mennyiségek közvetlenül arányosak. Ha azonban összehasonlítjuk a különböző vízsűrűségű változatokat, akkor ezek között nincs közvetlen arányos kapcsolat. Megjegyzés. - az üzemanyag tüzelőanyag-tartományában az üzemanyag átlagos sűrűsége, figyelembe véve a központi lyukat és a tüzelőanyag-rúd és a bevonat közötti rést.
Elvileg három lehetséges helyzet fordulhat elő a víz-víz reaktorokban:
1. A termikus mérnöki szempontból optimális mennyiségű víz a cellában sokkal nagyobb, mint a neutron-fizikai szempontból optimális vízmennyiség, azaz. Ebben az esetben a víz-víz reaktorok kereskedelmi jelentőséggel bírnak, de csak speciális célú atomerőművekben (esetleg gőzzel hűtött gyors neutron reaktorokban) használják.
2. A cellában a víz optimális mennyisége a hőtechnika szempontjából sokkal kisebb, mint a neutron-fizikai szempontból optimális vízmennyiség, azaz. Ebben az esetben elég lehet csatornavíz-reaktorokat használni.
3. A sejt optimális vízmennyisége a hőtechnikai szempontból megközelítőleg megegyezik a neutron-fizikai szempontból optimális vízmennyiséggel, vagyis azzal, Ez a hajótest vízhűtéses reaktorok területe. Valamennyi létező, nyomás alatt lévő vízzel működő reaktor megközelítőleg megfelel ennek a feltételnek.
Nézzük részletesebben a hidrogén-üzemanyag arány hatását a reaktor hőtechnikai és neutron-fizikai jellemzőire annak érdekében, hogy meghatározzuk a mennyiség optimális értékét, azaz.
1. eset Thermophysical limitations.
A hűtőfolyadékot egyfázisú állapotban vesszük figyelembe. Egyfázisú hűtőfolyadék teljes hőteljesítménye a reaktor van csatlakoztatva az áramlás W G [kg / s], a izobár fajhője Cp [J / kg * s] és a fűtött hűtőfolyadék DT [° C] a következő összefüggés
Ha a reaktor magja N elemi sejteket tartalmaz, akkor a sejtenkénti átlagos teljesítmény egyenlő lesz
ahol a hőhordozó átlagos áramlása a blokk keresztmetszetén keresztül történik. A mag fő termo-technikai paraméterei a mag speciális energiaintenzitása és az üzemanyag fajlagos energiasűrűsége. Definíció szerint
és a hűtőfolyadék fajlagos áramlási sebességét
ahol a hűtőközeg sűrűsége és áramlási szakasza, és u az aktív zónán keresztüli mozgásának sebessége. Figyelembe véve, hogy elhanyagoljuk az üzemanyag burkolat vastagságát, megkapjuk
Így minden más feltétel egyenlő, Z-tól függ, és ezt a függést az űrlap kifejezése adja. Ennek a függvénynek a grafikája aszimptotikusan hajlamos az egységre, és eléri a 0,9 értéket a Z = 9 értéknél, és n = 27.
Ez a funkció a legerősebb növekedés a Z változó variációjának régiójában
1-3, ahol szinte lineáris növekedést kapunk Z-től. A Z> 3 értékeknél a vízréteg vastagsága olyan nagy, hogy az e kifejezés megszerzéséhez használt közelítések nem alkalmazhatók.
Az üzemanyag fajlagos energiasűrűsége az arányhoz kapcsolódik. Tekintettel erre
n. Így a hidrogén-üzemanyag arány optimális értéke a hőtechnikai hatékonyság szempontjából a 3. régióban van 2. eset Neutron-fizikai szempontok. Megjegyzés: Az urán-vízrács reprodukciós tulajdonságai főként két paraméteren alapulnak; az üzemanyag-dúsítás és a hidrogén-üzemanyag arány. Az első szakaszban korlátozzuk magunkat az n-tüzelőanyag-aránytól való függés tanulmányozására, figyelembe véve az üzemanyag-dúsítás rögzített értéket. A neutronszaporítási folyamat hatékonyságát jellemző fő érték. A négy tényező alapján számoljuk az egyes tényezők függését a n-hidrogén-üzemanyag arányra. Gyors szorzó tényező m. Az n értékének növekedésével a vízhézag vastagsága nő, és így a blokkból kibocsátott felső küszöbű neutronok valószínűsége nő, a hidrogénmagokon eloszlik. Az ilyen szóródás a neutronenergia jelentős csökkenéséhez vezet, és eltávolítja a neutron energiát az urán vagy a tórium hasadási küszöbén túl. Ennek eredményeképpen ez a folyamat csökkenti az m értékét. Következésképpen az m csökken a hidrogén-üzemanyag arány növelésével.Navigáció rekordok szerint
Kapcsolódó cikkek