Тепловыделение в ядерном реакторе

1. Тепловыделение в ядерном реакторе

2.

Твых
Tвых - Tвх
W =
Cp G
Твх
G – расход теплоносителя, кг/сек
Cp – удельная теплоёмкость, Вт/кг К

3. Энергия деления

кинетическая энергия осколков деления
энергия нейтронов деления
энергия мгновенных -квантов
энергия рад.распада продуктов деления
энергия выделяющаяся при захвате нейтронов и -квантов
другие виды энергии

4. Кинетическая энергия осколков деления

Тяжёлый осколок – 100 Мэв
Лёгкий осколок
– 65 Мэв
Характер энергетического распределения осколков деления
при делении с образованием одного из осколков с массовым числом 97:
Fоск (Е) = А ехр [- 0,007 (Е - Еоск )2],
где Еоск — средняя кинетическая энергия осколков деления, Мэв;
А — нормирующий множитель.

5.

Максимальный пробег осколков деления в некоторых
материалах
Al
Cu
U3O8
U
мг/см2
3,7
5,2
10,0
12,6
мкм
13,7
5,8
11,9
6,7
Материал
Длина
пробега:
Время торможения 10-12 сек

6. Энергия нейтронов деления

Еn ~ 5±0,5 Мэв
Энергетическое распределение нейтронов деления
Е, Мэв
2
4
5
8
10
16
%
40
11
5,5
0,60
0,12
9,2 10-4
энергия выделяющаяся при захвате нейтронов 5-10 Мэв на одно деление

7. Энергия мгновенных -квантов

Энергия мгновенных -квантов
Е мгн =7,8 Мэв
Энергетический спектр мгновенного -излучения, возникающего при делении
Интервал энергии, МэВ
Число - - квантов на одно деление в
указанном интервале энергии
Число - квантов на одно деление,
обладающих энергией Е
0,25—0,75
3,1
3,2 при 1 МэВ
0,75—1,25
1,9
1,25—1,75
0,84
1,75—2,25
0,55
2,25—2,75
0,29
0,85 при 2,3 МэВ
2,75—3,25
0,15
0,15 при 3 МэВ
3,25—3,75
0,062
3,75—4,25
0,065
4,25—4,75
0,024
4,75—5,25
0,019
5,25—5,75
0,017
5,75—6,25
0,007
6,25—6,75
0,004
0,8 при 1,5 МэВ
0,2 при 5 МэВ

8. Энергия радиоактивного распада продуктов деления

В среднем на одно деление при -распаде - 26 Мэв
энергия -частиц - 8 Мэв
энергия -квантов - 6 Мэв
нейтрино
- 12 Мэв
Временная зависимость выделения энергии
-частицами В( ) и -квантами Г( ) , Мэв/(с дел)
В( )=1,4 -1.2
Г( )=1,26
-1.2
( > 1 сек)

9. Энергия деления урана-235 тепловыми нейтронами

Место, где выделяется энергия
Энергия, выделяю-щаяся
сразу после де-ления
(мгновенно), МэВ
Энергия, выделяющаяся
постепенно после деления
(с запаздыванием),МэВ
Итого ,
Мэв
Вблизи места деления
(в твэлах)
ЕОСК=168
Е =8
176
Рассеяна по всему реактору
Еn=5
Е мгн = 8
Е зап=6
19
181
14
195
Итого
*дополнительно выделяется при захвате нейтронов 5-10 Мэв на одно деление
При делении 1г U235 выделяется 1 Мвт сут энергии

10. Распределение тепловыделения в реакторе

11. Зонное профилирование

12.

Сглаженный профиль поканального энергораспределения
на 3 блоке ЛАЭС 11.01.2000г.
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
4
МВт/канал
8
2.60
12
2.40
2.20
16
2.00
20
1.80
24
1.60
28
1.40
1.20
32
36
40
1.00
0.80
0.60
0.40
44
48
0.20

13. Тепловыделение в замедлителе и других элементах активной зоны

14. Тепловыделение в отражателе

15. Тепловыделение в органах регулирования

16. Энерговыделение в реакторе после его остановки

17.

18.

19.

Каналы отвода тепла от ячейки со стержнем СУЗ реактора РБМК
Каналы с ТВС
Канал со стержнем СУЗ
3
1
2
1. Отвод части тепла от графита ячейки с СУЗ в нормальном режиме, а
также в начальный момент аварии при обезвоживании контура СУЗ,
2. Частичный отвод тепла от графита ячейки с СУЗ в нормальном
режиме и основной - в аварийном, при обезвоживании контура СУЗ,
3. Отвод тепла от стержня СУЗ в графит ячейки на последующих
стадиях аварии.

20.

Поглотитель В4С
Внешняя алюминиевая
оболочка поглотителя
Внутренняя алюминиевая
трубка
Пластины «юбки» стержня 2477.
Dy2TiO5 в стальной оболочке.
Телескопическая штанга
А
А
Тонкий вытеснитель в
алюминиевой оболочке
Б
Б
250 см
Толстый вытеснитель в
алюминиевой оболочке
Низ активной зоны
(а) Стержень 2477 в
промежуточном положении
(б) Стержень 2477 в крайнем
нижнем положении

21.

R=5.700 см
R=5.250 см
Б-Б
R=4.575 см
R=4.4 см
R=4.1 см
R=3.96 см
R=3.67 см
R=3.5 см
R=3.3 см
Пластина юбки вытеснителя
без Dy2TiO5
Пластина юбки вытеснителя
содержащая Dy2TiO5
Алюминиевая оболочка
вытеснителя. Между
оболочкой и графитом –
зазор 0.015см. В зазоре
гелий.
Вода – в штатном, или
паровоздушная смесь в
аварийном режиме
Графит вытеснителя
Циркониевая труба
канала СУЗ
Графитовое кольцо.
Зазоры.
В зазорах – гелийазотная смесь
Графитовый блок
Rэкв=14.1 см
Пластина юбки вытеснителя содержащая титанат диспрозия
Стальная оболочка
0.21см
Dy2TiO5
0.04см

22.

Òåì ï åðàòóðà, Ê
1000
100Ê
800
Ýí åðãî âû äåëåí èå â Dy2TiO5 í å ðàâí î 0.
Ñêî ðî ñòü ñï àäà ñì . â òàáë. 2.4
600
Ýí åðãî âû äåëåí èå â Dy2TiO5 ðàâí î 0.
400
- ãðàô èò âû òåñí èòåëÿ
- àëþ ì èí èåâàÿ î áî ëî ÷êà
- þ áêà âû òåñí èòåëÿ (òèòàí àò äèñï ðî çèÿ)
200
0
10000
20000
Âðåì ÿ, ñåê
30000
40000

23.

Энергия аккумулированной радиационными дефектами (энергия Вигнера).
180-200 кал/г (8.4 105 Дж/кг)
При адиабатическом выделении этого тепла
температура графита повысится на,
Q 8.4 105
T =
=
= 840 К
Cp
1000

24.

1200
Температура, К
200К
1000
- без учёта энергии Вигнера
- с учётом энергии Вигнера
800
600
- графитовый вытеснитель
- алюминиевая оболочка
- юбка вытеснителя (титанат диспрозия)
400
- труба ТК
200
0
10000
20000
Время, сек
30000
40000