Нейтронно-термоакустична нестійкість в каналах ядерного реактора

На рис.6 показано визначення верхньої межi НТАН при   для  . Видно, що верхня межа не досягається в iнтервалi змiни   та бiльше вiд  ..

Висвiтлена роль безрозмiрного параметра "альфа", запровадженого автором в теоретичний аналiз, в механiзмi НТАН. Параметр   описує зв’язок мiж збуренням прямого тепловидiлення в рiдинi та збуренням мiжфазного теплового потоку.

Головним параметром в функцiонуваннi зворотного зв’язку по збуренню нейтронного потоку служить знак парового коефiцiєнта реактивностi. Як параметр, що визначає ступiнь впливу знаку   на сценарiй розвитку НТАН, служить величина вiдношення збурення мiжфазного теплового потоку до збурення нейтронного потоку  .   зв’язано з величиною вiдношення безрозмiрного збурення мiжфазного теплового потоку до безрозмiрного збурення тепловидiлення в рiдинi  .

Справедлива рiвнiсть:

Важливо вiдзначити, що у випадку   можливi два шляхи:

1. НТАН повнiстю придушується (при достатньо великому параметрi  ,  %).

2. НТАН придушується частково (при  %), при цьому зменшення областi НТАН вiдбувається як за рахунок зрушення верхньої межi, так i за рахунок зрушення нижньої межi. Зрушення верхньої межi значно перевищує зрушення нижньої межi.

У випадку   знайдено, що область НТАН розширюється тiльки за рахунок зрушення верхньої межi, причому ступiнь розширення областi НТАН обумовлена величиною  .

Запропонована оцiнка величини параметра   в задачi НТАН. Iз (4) вiдбувається:

 

По (35) одержано:    . Таким чином, величина параметра   в задачi НТАН складає 7-8 %.

В роздiлi визначена роль довжини обiгрiву в розвитку НТАН. Видiленi два випадки:

1. Мала довжина обiгрiву (0,4-0,45 м).

2. Велика довжина обiгрiву (3-3,5 м).

У випадку малої довжини обiгрiву ширина дiлянки ПК (по шкалi  ) складає 100 % та бiльше вiд номiналу. В цьому випадку верхня межа НТАН розмiщена нижче початку областi об’ємного кипiння (ОК). Тодi справедливi усi висновки, зробленi вище.

У випадку великої довжини обiгрiву верхня межа НТАН не досягається у тому вузькому iнтервалi змiни  , в якому вiдбувається перехiд вiд ПК до об’ємного кипiння (  25 %). Верхня межа НТАН збiгається з межою початку ОК.

Отже, для великої довжини обiгрiву зворотний зв’язок по   не впливає на розвиток ТАН при наявностi  . Вважаючи   в ядерному реакторi типу ВВЕР-1000, можна для максимально навантаженої ТВЗ ВВЕР-1000 замiсть задачi НТАН розглядати менш складну задачу ТАН (одночасно зважаючи на нейтронно-фiзичнi особливостi ТАН в ядерному реакторi).

На рис. 9 показана область iснування НТАН в умовах максимально навантаженої ТВЗ ВВЕР-1000. НТАН iснує в iнтервалi вхiдних температур рiдини 200-270   (випадок   не розглядався). При   НТАН починається при   % вiд номiналу, при   нижня межа НТАН - 119 % вiд номiнальної величини  .

У додатку А приведено стислий опис програмного забезпечення. Програми написанi на язицi ТурбоПаскаль-7. Роздрук програмного забезпечення займає 196 с.

У додатку Б описанi змiни в динамiчних рiвняннях при виключеннi збурення ентальпiї рiдини   (по каналу теплообмiну зi стiнкою) iз вектора змiнних крайової задачi. Метод узагальнено на тримiрний випадок шляхом кiнцево-рiзничної апроксимацiї Лапласiана нейтронного потоку   в рiвняннi дифузiї.

Знайдено, що метод послiдовних наближень (ПН) пiдвищує автоматизацiю розрахункового аналiзу НТАН при умовi достатньо швидкої сходимостi ПН. Це можливо за рахунок того, що при методi ПН алгоритм аналiзу стiйкостi не залежить вiд розмiру ФМР.

 

 

1. Розроблено уявлення про термоакустичну нестiйкiсть в ядерному реакторi (ЯР) як про нейтронно-термоакустичну нестiйкiсть (НТАН) шляхом урахування впливу на розвиток ТАН в ЯР зворотного зв’язку по збуренню прямого тепловиділення у рідині.

2. Виведено характеристичне рiвняння НТАН в одномiрному наближенні шляхом рішення крайової задачі для вектора змінних, де об’єднані збурення макропараметрів (нейтронний потік, нейтронний струм, витрата…) та мікропараметрів пузиркового кипучого потоку в ЯР.

3. Розроблена у видi комплексу розрахункових модулiв методика аналiзу стiйкостi ЯР до НТАН в одномірному наближенні. Методика дiйсна для багатоканальної системи, якщо розглядається зрiвнена частина активної зони, де розмiщуються тепловидiляючi збiрки (ТВЗ), приблизно рiвнi по нейтронному потоку та витратi (центральна частина активної зони ВВЕР-1000).

4. При аналiзi комплексної частотної характеристики НТАН знайдено, що закономiрностi розвитку НТАН обумовлюють:

- знак парового коефiцiєнта реактивностi  ;

- безрозмiрний параметр  , зв’язуючий потужнiсть прямого тепловидiлення в рiдинi (за рахунок гальмування нейтронiв та  -квантiв у рiдинi) та мiжфазний тепловий потiк;

- довжина обiгрiву.

5. При наявностi   НТАН придушується, при наявностi   НТАН збiльшується у порiвняннi з випадком   Ступiнь збiльшення або придушення НТАН пiд впливом   залежить вiд величини параметра  . Параметр   запроваджений автором роботи в теоретичний аналiз.

6. У випадку   можливi два шляхи:

- НТАН повнiстю придушується (при достатньо великому параметрi  ,  %);

- НТАН придушується частково(при  %), при цьому зменшення областi НТАН вiдбувається як за рахунок зрушення верхньої межi, так i

за рахунок зрушення нижньої межi. Зрушення верхньої межi значно перевищує зрушення нижньої межi.

У випадку   знайдено, що область НТАН розширюється тiльки за рахунок зрушення верхньої межi, причому ступiнь розширення oбластi НТАН обумовлена величиною  .

7. В залежностi