Нейтронно-физические характеристики активной зоны реактора БР-1200

1. Отчет о производственной практике на тему: Нейтронно-физические характеристики активной зоны реактора БР-1200

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ «РОСАТОМ»
Отчет о производственной практике на
тему: Нейтронно-физические
характеристики активной зоны
реактора БР-1200
Выполнил студент группы С13-106:
Солдатов Е.О.
Руководитель практики:
Кузнецов П.Б.
Москва 2018

2. Постановка задачи

• Освоение
FACT-BR
программного
комплекса
• Разработка модели реактора БР-1200
для ПК FACT-BR
• Расчет и оптимизация нейтроннофизических характеристик реактора БР1200 в процессе кампании
2

3. Актуальность задачи

Концепция быстрого реактора с уран-плутониевым
нитридным топливом, свинцовым теплоносителем и
пристанционным замкнутым топливным циклом
позволяет удовлетворить современные требования.
3

4. Возможности ПК FACT-BR

Стационарные режимы работы
реактора на различных уровнях
мощности;
Работа реактора в процессе
выгорания ядерного топлива;
Выравнивание поля
энерговыделения с помощью
органов СУЗ в процессе
выгорания;
Осуществление перегрузок
топлива с учетом их
перестановок.
4

5. Картограмма загрузки активной зоны исходной модели

Число
Тип ТВС
ТВС,
dтвэла, мм
шт
ТВС ЦЗ
300
8,8
ТВС СЗ
102
9,7
ТВС ПЗ
60
10,5
ТВС ЦЗ с РО АЗ
19
8,8
ТВС ЦЗ с РО КР
24
8,8
ТВС ЦЗ с РО АР
6
8,8
Всего ТВС
511
СПОС
38
Блок отражателя
136
Блок защиты
198
5

6. Параметры стартовой загрузки

Параметр
Плотность топлива, г/см3 (20 ˚ С)
Содержание плутония в смеси изотопов
урана и плутония, % вес
Значение
12.0
13.6
Запас реактивности на номинальной
мощности, bэф
0.47
Запас реактивности после реализации
нептуниевого эффекта, bэф
0.15
Запас реактивности в состоянии 390 ˚ С, bэф
1.87
1.102
0.362
Коэффициент воспроизводства
Эффективная доля запаздывающих
нейтронов, % δK/K
6

7. Расчет кампании

Запас реактивности, βэф
Расчет кампании
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Кампания, сут.
Изменение запаса реактивности
1,12
1,10
KB
1,08
1,06
1,04
1,02
1,00
Кампания, сут.
Изменение коэффициента воспроизводства
7

8. Мощности ТВС

8,00
7,50
Wmax, МВт
7,00
6,50
6,00
5,50
5,00
Стартовая загрузка Kr = 1.22
1200 эф. сут. Kr =1.34
4,50
0
1200
4,00
ТВС ЦЗ
6.89
7.52
ТВС СЗ
6.18
5.73
ТВС ПЗ
5.16
4.68
Время, эф. сут.
Максимальная
мощность ТВС, МВт
Кампания, сут.
8

9. Максимальные температуры оболочек твэл

Стартовая загрузка
Время, эф. сут.
Максимальная температура оболочки
(внутренняя поверность) , ºC
1200 эф. сут.
0
ТВС ЦЗ
628
ТВС СЗ
629
ТВС ПЗ
629
1200
652
616
610
9

10. Картограмма загрузки активной зоны разрабатываемой модели

Число
Тип ТВС
ТВС, шт
dтвэла, мм
ТВС ЦЗ-1
96
8.5
ТВС ЦЗ-1 с РО КР
9
8.5
ТВС ЦЗ-1 с РО АЗ
7
8.5
ТВС ЦЗ с РО АР
9
8.5
ТВС ЦЗ-2
108
8.9
ТВС ЦЗ-2 с РО КР
12
8.9
ТВС ЦЗ-2 с РО АЗ
12
8.9
ТВС СЗ
126
9.0
ТВС ПЗ-1
72
9.6
ТВС ПЗ-2
60
10.1
Всего ТВС
511
CПОС
38
Блок отражателя
136
Блок защиты
198
10

11. Параметры стартовой загрузки

Параметр
Значение
Плотность топлива, г/см3 (20 ˚ С) ЦЗ
13.4
Содержание плутония в смеси изотопов урана и
13.4
плутония, % вес. ЦЗ
Плотность топлива, г/см3 (20 ˚ С) ПЗ
13.4
Содержание плутония в смеси изотопов урана и
плутония, % вес ПЗ
13.3
Запас реактивности на номинальной мощности, bэф
0.61
Запас реактивности после реализации
нептуниевого эффекта, bэф
0.37
Запас реактивности в состоянии 390 ˚ С, bэф
1.99
Коэффициент воспроизводства
1.11
Эффективная доля запаздывающих нейтронов, %
δK/K
0.368
11

12. Расчет кампании

Запас реактивности, βэф
Расчет кампании
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Кампания, сут.
Изменение запаса реактивности
1,12
KB
1,10
1,08
1,06
1,04
1,02
Кампания, сут.
Изменение коэффициента воспроизводства
12

13. Результаты оценки максимальных мощностей

8,00
7,50
7,50
7,00
7,00
6,50
Wmax, МВт
Wmax, МВт
6,50
6,00
5,50
Исх. м Разр. м
6,00
ТВС ЦЗ
5,50
7,52
7,11
5,73
6,08
4,68
5,49
1.34
1.26
5,00
5,00
ТВС СЗ
4,50
4,50
4,00
Максимальные мощности
ТВС для двух моделей
на момент
1200 эф.сут. , МВт
Кампания, сут.
4,00
Кампания,сут.
ТВС ПЗ
Wmax ТВС ЦЗ-1, МВт
Wmax ТВС ЦЗ, МВт
Wmax ТВС ЦЗ-2, МВт
Wmax ТВС ЦЗ с РО СУЗ, МВт
Wmax ТВС СЗ, МВт
W max ТВС СЗ, МВт
Wmax ТВС ПЗ-1, МВт
W max ТВС ПЗ, МВт
Wmax ТВС ПЗ-2, МВт
Исходная модель
Kr
Разрабатываемая модель
13

14. Результаты оценки максимальных температур оболочек

Исходная модель
Разрабатываемая модель
1200 эф. сут.
Исходная
модель
Разрабатываемая
модель
Delta
ТВС ЦЗ
652 ºC
633ºC
19ºC
ТВС СЗ
616ºC
623ºC
-7ºC
ТВС ПЗ
610ºC
617ºC
-7ºC
14

15. Заключение

Освоен программный комплекс FACT-BR;
Проведен обзор компоновки реактора БР-1200 ;
Разработана модель реактора БР-1200 для FACT-BR
Определены основные параметры стартовой загрузки;
Проведены расчеты работы реактора на номинальной
мощности с перегрузками;
Найдено решение задачи оптимизации профиля
энерговыделения и значений максимальных
температур оболочек твэлов.
15

16. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

www.rosatom.ru

17. ТЕМА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА : НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА БР-1200

www.rosatom.ru

18. Оптимизация поля энерговыделения

Оптимизация поля энерговыделения и значений
максимальных температур оболочек твэлов реактора
БР-1200;
Для данной задачи параметрами оптимизации
являются- плотность, состав топлива, диаметры
твэлов, количество твэлов с разными диаметрами;
Значения максимальных температур оболочек без
учета факторов перегрева в процессе кампании на
периферии должны не превышать 630 ºC, а в
центральной части - 640 ºC.
18

19. Результаты оценки максимальных мощностей и максимальных температур оболочек твэлов

Время, эф. сут.
Мощность ТВС для исходной модели,
МВт
0
1200
ТВС ЦЗ
6,72
7,52
ТВС СЗ
6,04
5,73
ТВС ПЗ
5,02
4,68
ТВС ЦЗ1/ЦЗ2
6,58 / 6,72
6,96 / 7,11
6,1
6,08
5,78 / 5,05
5,49 / 4,81
ТВС ЦЗ
622
652
ТВС СЗ
626
616
ТВС ПЗ
630
610
ТВС ЦЗ1/ЦЗ2
620/620
633/632
ТВС СЗ
629
623
ТВС ПЗ1/ПЗ2
628/620
617/611
Мощность ТВС для разрабатываемой
ТВС СЗ
модели, МВт
ºC
ТВС ПЗ1/ПЗ2
Максимальная температура оболочки
для исходной модели, ºC
Максимальная температура оболочки
для разрабатываемой модели, ºC
19

20. Заключение

В данной работе проведён обзор компоновки и расчёт нейтронно-физических характеристик
быстрого реактора со свинцовым теплоносителем с нитридным уран-плутониевым топливом
электрической мощностью 1200 МВт. Расчёты проведены на ПК FACT-BR.
Определены основные параметры стартовой загрузки. Проведены расчеты работы реактора
на номинальной мощности с перегрузками. Расчёты показали, что для данной модели реактора
БР-1200, состоящей из 511 ТВС, требуются усовершенствования .
Найдено решение задачи оптимизации профиля энерговыделения и значений максимальных
температур оболочек твэлов за счет использования твэлов уменьшенного диаметра в центральной
части активной зоны и кольцевой компоновки. Получены оценки температур оболочек твэлов.
Использование измененного профиля энерговыделения позволяет снизить максимальные
температуры оболочек в центральной части активной зоны на величину ~ 20 ºC.
20

21. Картограмма загрузки активной зоны разрабатываемой модели

Число
Тип ТВС
ТВС, шт
dтвэла, мм
ТВС ЦЗ-1
96
8.5
ТВС ЦЗ-2
108
8.9
ТВС СЗ
126
9.0
ТВС ПЗ-1
72
9.6
ТВС ПЗ-2
60
10.1
ТВС ЦЗ-1 с РО АЗ
7
8.5
ТВС ЦЗ-2 с РО АЗ
12
8.9
ТВС ЦЗ-1 с РО КР
9
8.5
ТВС ЦЗ-2 с РО КР
12
8.9
ТВС ЦЗ с РО АР
9
8.5
Всего ТВС
511
CПОС
38
Блок отражателя
136
Блок защиты
198
21