Kinetyka reaktora i generacja ciepła

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Metody badania stabilności Lapunowa
Advertisements

Wprowadzenie do informatyki Wykład 6
Obserwowalność System ciągły System dyskretny
POWIAT MYŚLENICKI Tytuł Projektu: Poprawa płynności ruchu w centrum Myślenic poprzez przebudowę skrzyżowań dróg powiatowych K 1935 i K 1967na rondo.
WYKŁAD 6 ATOM WODORU W MECHANICE KWANTOWEJ (równanie Schrődingera dla atomu wodoru, separacja zmiennych, stan podstawowy 1s, stany wzbudzone 2s i 2p,
Ludwik Antal - Numeryczna analiza pól elektromagnetycznych –W10
TERMO-SPRĘŻYSTO-PLASTYCZNY MODEL MATERIAŁU
Liczby pierwsze.
Domy Na Wodzie - metoda na wlasne M
Proseminarium fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych I
ENERGETYKA JĄDROWA TADEUSZ HILCZER.
PREPARATYWNA CHROMATOGRAFIA CIECZOWA.
Systemy dynamiczneOdpowiedzi systemów – modele różniczkowe i różnicowe Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż.Katedra Inżynierii Systemów Sterowania 1 Systemy.
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
Metody i Technologie Jądrowe, 2008/9
Energia wiązania nukleonu w jądrze w funkcji liczby masowej jadra A: Energia Jądrowa Warunek energetyczny – deficyt masy:
N izotony izobary izotopy N = Z Z.
Wzory ułatwiające obliczenia
równanie ciągłości przepływu, równanie Bernoulliego.
UKŁADY SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁE
WYKŁAD 10 METODY POMIARU PRĘDKOŚCI, STRUMIENIA OBJĘTOŚCI I STRUMIENIA MASY W PŁYNACH.
Przykładowe zastosowania równania Bernoulliego i równania ciągłości przepływu 1. Pomiar ciśnienia Oznaczając S - punkt spiętrzenia (stagnacji) strugi v=0,
RÓWNOWAGA WZGLĘDNA PŁYNU
Klasyfikacja systemów
Badanie kwartalne BO 2.3 SPO RZL Wybrane wyniki porównawcze edycji I- V Badanie kwartalne Beneficjentów Ostatecznych Działania 2.3 SPO RZL – schemat a.
Pytania konkursowe.
Ogólnopolski Konkurs Wiedzy Biblijnej Analiza wyników IV i V edycji Michał M. Stępień
Metody Lapunowa badania stabilności
Obserwatory zredukowane
Stabilność Stabilność to jedno z najważniejszych pojęć teorii sterowania W większości przypadków, stabilność jest warunkiem koniecznym praktycznego zastosowania.
Modelowanie – Analiza – Synteza
Podstawy automatyki 2012/2013Transmitancja widmowa i charakterystyki częstotliwościowe Mieczysław Brdyś, prof. dr hab. inż.; Kazimierz Duzinkiewicz, dr.
Rozważaliśmy w dziedzinie czasu zachowanie się w przedziale czasu od t0 do t obiektu dynamicznego opisywanego równaniem różniczkowym Obiekt u(t) y(t) (1a)
Sterowanie elektrownią jądrową 2012/2013Procesy zatrucia reaktora I Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania 1 Procesy.
Reaktor jądrowy jako obiekt sterowania
MECHANIKA 2 Wykład Nr 11 Praca, moc, energia.
KOLEKTOR ZASOBNIK 2 ZASOBNIK 1 POMPA P2 POMPA P1 30°C Zasada działanie instalacji solarnej.
EGZAMIN GIMNAZJALNY W SUWAŁKACH 2009 Liczba uczniów przystępująca do egzaminu gimnazjalnego w 2009r. Lp.GimnazjumLiczba uczniów 1Gimnazjum Nr 1 w Zespole.
Modelowanie i Identyfikacja 2011/2012 Metoda propagacji wstecznej Dr hab. inż. Kazimierz Duzinkiewicz, Katedra Inżynierii Systemów Sterowania 1 Warstwowe.
Teoria sterowania 2011/2012Stabilno ść Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. in ż. Katedra In ż ynierii Systemów Sterowania 1 Stabilność Stabilność to jedno.
Dekompozycja Kalmana systemów niesterowalnych i nieobserwowalnych
1. Pomyśl sobie liczbę dwucyfrową (Na przykład: 62)
Analiza matury 2013 Opracowała Bernardeta Wójtowicz.
Sterowalność - osiągalność
Podstawy statystyki, cz. II
Stabilność Stabilność to jedno z najważniejszych pojęć dynamiki systemów i teorii sterowania W większości przypadków, stabilność jest warunkiem koniecznym.
Badanie kwartalne BO 2.3 SPO RZL Wybrane wyniki porównawcze edycji I- VII Badanie kwartalne Beneficjentów Ostatecznych Działania 2.3 SPO RZL – schemat.
Wstępna analiza egzaminu gimnazjalnego.
EGZAMINU GIMNAZJALNEGO 2013
EcoCondens Kompakt BBK 7-22 E.
EcoCondens BBS 2,9-28 E.
W2 Modelowanie fenomenologiczne I
Projekt Badawczo- Rozwojowy realizowany na rzecz bezpieczeństwa i obronności Państwa współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju „MODEL.
User experience studio Użyteczna biblioteka Teraźniejszość i przyszłość informacji naukowej.
WYNIKI EGZAMINU MATURALNEGO W ZESPOLE SZKÓŁ TECHNICZNYCH
Testogranie TESTOGRANIE Bogdana Berezy.
Badanie kwartalne BO 2.3 SPO RZL Wybrane wyniki porównawcze edycji I- VI Badanie kwartalne Beneficjentów Ostatecznych Działania 2.3 SPO RZL – schemat a.
Jak Jaś parował skarpetki Andrzej Majkowski 1 informatyka +
Dr hab. Renata Babińska- Górecka
Przykład 1: obiekt - czwórnik RC
Przykład 5: obiekt – silnik obcowzbudny prądu stałego
Systemy dynamiczne 2014/2015Obserwowalno ść i odtwarzalno ść  Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. in ż. Katedra In ż ynierii Systemów Sterowania 1 Obserwowalność.
1 Używanie alkoholu i narkotyków przez młodzież szkolną w województwie opolskim w 2007 r. Na podstawie badań przeprowadzonych przez PBS DGA (w pełni porównywalnych.
Współrzędnościowe maszyny pomiarowe
Elementy geometryczne i relacje
Strategia pomiaru.
LO ŁobżenicaWojewództwoPowiat pilski 2011r.75,81%75,29%65,1% 2012r.92,98%80,19%72,26% 2013r.89,29%80,49%74,37% 2014r.76,47%69,89%63,58% ZDAWALNOŚĆ.
Reaktory jądrowe, wzmacniacze energii Łukasz Psykała rok akademicki 2015/2016 GiG, gr. 3 nr tematu: 22 Wydział Górnictwa i Geologii Kraków, dnia
Bomba atomowa, energetyka jądrowa.
Podstawy automatyki I Wykład /2016
Zapis prezentacji:

Kinetyka reaktora i generacja ciepła Jedno z pojęć podstawowych przy omawianiu dynamiki reaktora jądrowego Efektywny współczynnik mnożenia neutronów Pozwala ilościowo ocenić warunki zachodzenia w reaktorze samopodtrzymującej się łańcuchowej reakcji rozszczepienia jąder izotopów rozszczepialnych Definicja dla reaktorów termicznych: EFEKTYWNY WSPÓŁCZYNNIK MNOŻENIA NEUTRONÓW określa stosunek, średniej po objętości rdzenia, gęstości neutronów termicznych danego pokolenia do takiejże gęstości neutronów w pokoleniu poprzednim gdzie: - numer pokolenia neutronów - średnia gęstość neutronów termicznych w rdzeniu w pokoleniu k - tym - średnia gęstość neutronów termicznych w rdzeniu w pokoleniu k-1 - szym

Początkowa średnia gęstość neutronów termicznych w k-1 cyklu Dyfuzja Ucieczka z rdzenia Pozostanie w rdzeniu Średnia gęstość neutronów termicznych, które uniknęły ucieczki - prawdopodobieństwo uniknięcia ucieczki neutronów termicznych z rdzenia Rdzeń umieszczony w próżni (dostatecznie dobre przybliżenie powietrza) - zależy od:  średniego przemieszczenia neutronów termicznych od miejsca, gdzie ich energia osiągnęła obszar energii termicznej do miejsca ich absorpcji   kształtu i rozmiarów rdzenia - długość dyfuzji neutronów termicznych w rdzeniu - parametr geometryczny rdzenia

Początkowa średnia gęstość neutronów termicznych w k-1 cyklu Dyfuzja Ucieczka z rdzenia Pozostanie w rdzeniu Średnia gęstość neutronów termicznych, które uniknęły ucieczki

Początkowa średnia gęstość neutronów termicznych w k-1 cyklu Dyfuzja Ucieczka z rdzenia Pozostanie w rdzeniu - współczynnik wykorzystania neutronów termicznych lub - prawdopodobieństwo tego, że neutron termiczny pozostający w rdzeniu zostanie pochłonięty w paliwie stosunek liczby neutronów termicznych pochłoniętych w paliwie do ogólnej liczby neutronów termicznych pochłoniętych w rdzeniu Średnia gęstość neutronów termicznych, które uniknęły ucieczki Pochłanianie w innych materiałach Pochłanianie w paliwie - objętości paliwa i moderatora w komórce elementarnej - średnie gęstości strumienia neutronów termicznych w paliwie i moderatorze - makroskopowe przekroje czynne paliwa i moderatora na absorpcję neutronów termicznych - współczynnik niekorzyści neutronów termicznych

Początkowa średnia gęstość neutronów termicznych w k-1 cyklu Dyfuzja Ucieczka z rdzenia Pozostanie w rdzeniu Początkowa średnia gęstość neutronów termicznych w k-1 cyklu Średnia gęstość neutronów termicznych, które uniknęły ucieczki Pochłanianie w innych materiałach Pochłanianie w paliwie Średnia gęstość neutronów termicznych, pochłoniętych w paliwie Rozszczepienie neutronami termicznymi - liczba neutronów prędkich przypadająca na jeden neutron pochłonięty w paliwie - średnia liczba neutronów prędkich przypadająca na jedno rozszczepienie neutronem termicznym - makroskopowe przekroje czynne na absorpcję i rozszczepienie paliwa

Początkowa średnia gęstość neutronów termicznych w k-1 cyklu Dyfuzja Ucieczka z rdzenia Pozostanie w rdzeniu Początkowa średnia gęstość neutronów termicznych w k-1 cyklu Średnia gęstość neutronów termicznych, które uniknęły ucieczki Pochłanianie w innych materiałach Pochłanianie w paliwie Średnia gęstość neutronów termicznych pochłoniętych w paliwie Rozszczepienie neutronami termicznymi Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu

Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu Rozszczepienie neutronami termicznymi Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu Rozszczepienie neutronami prędkimi - krotność zmiany średniej gęstości neutronów prędkich wskutek rozszczepień paliwa neutronami prędkimi Dla reaktorów o gęstej siatce elementów paliwowych wzór Batii - Cygankowa - współczynnik  obliczony dla odosobnionego bloku paliwa – wielkość stała - względna koncentracja atomów wodoru - objętości moderatora (wody) i paliwa w komórce elementarnej

Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu Rozszczepienie neutronami termicznymi Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu Rozszczepienie neutronami prędkimi Średnia gęstość neutronów prędkich po rozszczepieniach neutronami prędkimi Wychwyt rezonansowy Uniknięcie wychwytu - prawdopodobieństwo uniknięcia wychwytu rezonansowego – stosunek liczby neutronów danego pokolenia, które uniknęły wychwytu rezonansowego w czasie, do liczby neutronów, które wchodziły w proces spowalniania Przybliżone obliczenie - objętości moderatora (wody) i paliwa w komórce elementarnej - koncentracja jąder U-238 w bloku paliwa - efektywna całka rezonansowa U-238 dla niejednorodnej komórki elementarnej - średni logarytmiczny dekrement energii w moderatorze - makroskopowy przekrój czynny moderatora na rozpraszanie dla neutronów rezonansowych

Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu Rozszczepienie neutronami termicznymi Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu Rozszczepienie neutronami prędkimi Średnia gęstość neutronów prędkich po rozszczepieniach neutronami prędkimi Wychwyt rezonansowy Uniknięcie wychwytu Średnia gęstość neutronów spowalnianych, które uniknęły wychwytu rezonansowego Ucieczka z rdzenia Pozostanie w rdzeniu - prawdopodobieństwo uniknięcia ucieczki neutronów termicznych z rdzenia Rdzeń umieszczony w próżni (dostatecznie dobre przybliżenie powietrza) - zależy od:  średniego przemieszczenia neutronów termicznych od miejsca powstania do miejsca, gdzie ich energia osiąga obszar energii termicznej   kształtu i rozmiarów rdzenia - wiek neutronów termicznych - parametr geometryczny rdzenia

Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu Rozszczepienie neutronami termicznymi Początkowa średnia gęstość neutronów prędkich w k – tym cyklu Rozszczepienie neutronami prędkimi Średnia gęstość neutronów prędkich po rozszczepieniach neutronami prędkimi Wychwyt rezonansowy Uniknięcie wychwytu Średnia gęstość neutronów spowalnianych, które uniknęły wychwytu rezonansowego Ucieczka z rdzenia Pozostanie w rdzeniu Początkowa średnia gęstość neutronów termicznych w k - tym cyklu

Ostatecznie: - prawdopodobieństwo uniknięcia ucieczki neutronów termicznych z rdzenia - współczynnik wykorzystania neutronów termicznych - prawdopodobieństwo tego, że neutron termiczny pozostający w rdzeniu zostanie pochłonięty w paliwie - liczba neutronów prędkich przypadająca na jeden neutron pochłonięty w paliwie - krotność zmiany średniej gęstości neutronów prędkich wskutek rozszczepień paliwa neutronami prędkimi - prawdopodobieństwo uniknięcia wychwytu rezonansowego – stosunek liczby neutronów danego pokolenia, które uniknęły wychwytu rezonansowego w czasie, do liczby neutronów, które wchodziły w proces spowalniania - prawdopodobieństwo uniknięcia ucieczki neutronów spowalnianych z rdzenia

Modyfikacje wyrażenia określającego kef 1. wprowadzenie prawdopodobieństwa uniknięcia ucieczki neutronów termicznych i spowalnianych Pe - prawdopodobieństwo uniknięcia ucieczki neutronów z rdzenia - wiek neutronów termicznych - parametr geometryczny rdzenia - długość dyfuzji neutronów termicznych w rdzeniu Stąd - współczynnik mnożenia środowiska nieskończonego

2. uwzględnienie rodzaju reaktora Duży reaktor – mała wartość B2 Jeżeli Wówczas - powierzchnia migracji (M – długość migracji) – całkowite przemieszczenie neutronów w procesie spowalniania i dyfuzji

Podsumowanie Jeżeli można stosować 3. dla reaktorów wodnych ciśnieniowych zatem i warunek jest lepiej spełniony niż warunek Stosując rozumowanie odwrotne jak w (2)

oraz Podsumowanie Jeżeli lepiej stosować

Podsumowanie dla efektywnego współczynnika mnożenia

Z pojęciem efektywnego współczynnika mnożenia związane jest pojęcie reaktywności gdzie: - efektywny współczynnik mnożenia REAKTYWNOŚĆ jest to względne odchylenie efektywnego współczynnika mnożenia od jedności

Z pomocą efektywnego współczynnika mnożenia , lub reaktywności ll można określić pojęcie stanu krytycznego reaktora STAN KRYTYCZNY REAKTORA to taki jego stan, w którym średnia gęstość neutronów w rdzeniu nie zmienia się w czasie wskutek zachodzenia samopodtrzymującej się reakcji rozszczepienia Dla reaktorów termicznych można napisać warunek stanu krytycznego w postaci co oznacza

INNE STANY JĄDROWE REAKTORA W związku z pojęciem stanu krytycznego wprowadzone są też pojęcia stanu nadkrytycznego i podkrytycznego INNE STANY JĄDROWE REAKTORA  STAN NADKRYTYCZNY, nadkrytyczność - stopień nadkrytyczności   stan nadkrytyczny na neutronach opóźnionych gdzie: - efektywny udział neutronów opóźnionych w całkowitej liczbie neutronów przypadających na jedno rozszczepienie   stan nadkrytyczny na neutronach natychmiastowych

INNE STANY JĄDROWE REAKTORA – c.d.  STAN PODKRYTYCZNY, podkrytyczność - stopień podkrytyczności

MODELE PUNKTOWE KINETYKI NEUTRONÓW opisują zachowanie się neutronów w rdzeniu reaktora jądrowego charakteryzowane przez średnią gęstość neutronów termicznych w rdzeniu reaktora jądrowego jako funkcję czasu Używane modele punktowe kinetyki neutronów:  model punktowy z sześcioma grupami prekursorów neutronów opóźnionych  model punktowy z jedną grupą prekursorów neutronów opóźnionych  model punktowy nie uwzględniający neutronów opóźnionych

Model punktowy kinetyki neutronów z sześcioma grupami prekursorów neutronów opóźnionych () - średnia gęstość neutronów termicznych - średnia efektywna gęstość prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy - reaktywność; ; - efektywny współczynnik mnożenia neutronów efektywny udział neutronów opóźnionych w bilansie neutronów termicznych; ; - efektywny udział neutronów opóźnionych i. grupy w bilansie neutronów - średni czas reprodukcji pokolenia neutronów; ; - średni czas życia neutronów natychmiastowych - stała rozpadu prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy - wydajność zewnętrznego źródła neutronów prędkość zmian średniej gęstości neutronów termicznych w rdzeniu reaktora składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów natychmiastowych składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów opóźnionych składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów źródła zewnętrznego - średnia gęstość neutronów termicznych - średnia efektywna gęstość prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy - reaktywność; ; - efektywny współczynnik mnożenia neutronów efektywny udział neutronów opóźnionych w bilansie neutronów termicznych; ; - efektywny udział neutronów opóźnionych i. grupy w bilansie neutronów - średni czas reprodukcji pokolenia neutronów; ; - średni czas życia neutronów natychmiastowych - stała rozpadu prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy - wydajność zewnętrznego źródła neutronów prędkość zmian średniej gęstości prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy prędkość powstawania (generacji) jąder prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy prędkość zanikania (rozpadu) jąder prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy

Model punktowy kinetyki neutronów z sześcioma grupami prekursorów neutronów opóźnionych (kef ) - średnia gęstość neutronów termicznych - średnia efektywna gęstość prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy - efektywny współczynnik mnożenia neutronów efektywny udział neutronów opóźnionych w bilansie neutronów termicznych; ; - efektywny udział neutronów opóźnionych i. grupy w bilansie neutronów - średni czas życia neutronów natychmiastowych - stała rozpadu prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy - wydajność zewnętrznego źródła neutronów prędkość zmian średniej gęstości neutronów termicznych w rdzeniu reaktora składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów natychmiastowych składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów opóźnionych składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów źródła zewnętrznego - średnia gęstość neutronów termicznych - średnia efektywna gęstość prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy - efektywny współczynnik mnożenia neutronów efektywny udział neutronów opóźnionych w bilansie neutronów termicznych; ; - efektywny udział neutronów opóźnionych i. grupy w bilansie neutronów - średni czas życia neutronów natychmiastowych - stała rozpadu prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy - wydajność zewnętrznego źródła neutronów prędkość zmian średniej gęstości prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy prędkość powstawania (generacji) jąder prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy prędkość zanikania (rozpadu) jąder prekursorów neutronów opóźnionych i. grupy

Model punktowy kinetyki neutronów z jedną średnią grupą prekursorów neutronów opóźnionych () - średnia gęstość neutronów termicznych - średnia efektywna gęstość prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej - reaktywność; ; - efektywny współczynnik mnożenia neutronów - efektywny udział neutronów opóźnionych grupy uśrednionej w bilansie neutronów - średni czas reprodukcji pokolenia neutronów; ; - średni czas życia neutronów natychmiastowych - stała rozpadu prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej - wydajność zewnętrznego źródła neutronów składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów źródła zewnętrznego składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów opóźnionych prędkość zmian średniej gęstości neutronów termicznych w rdzeniu reaktora składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów natychmiastowych - średnia gęstość neutronów termicznych - średnia efektywna gęstość prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej - reaktywność; ; - efektywny współczynnik mnożenia neutronów - efektywny udział neutronów opóźnionych grupy uśrednionej w bilansie neutronów - średni czas reprodukcji pokolenia neutronów; ; - średni czas życia neutronów natychmiastowych - stała rozpadu prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej - wydajność zewnętrznego źródła neutronów prędkość zmian średniej gęstości prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej prędkość powstawania (generacji) jąder prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej prędkość zanikania (rozpadu) jąder prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej gdzie,

Model punktowy kinetyki neutronów z jedną średnią grupą prekursorów neutronów opóźnionych (kef) - średnia gęstość neutronów termicznych - średnia efektywna gęstość prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej - efektywny współczynnik mnożenia neutronów - efektywny udział neutronów opóźnionych grupy uśrednionej w bilansie neutronów - średni czas życia neutronów natychmiastowych - stała rozpadu prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej - wydajność zewnętrznego źródła neutronów składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów źródła zewnętrznego składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów opóźnionych prędkość zmian średniej gęstości neutronów termicznych w rdzeniu reaktora składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów natychmiastowych - średnia gęstość neutronów termicznych - średnia efektywna gęstość prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej - efektywny współczynnik mnożenia neutronów - efektywny udział neutronów opóźnionych grupy uśrednionej w bilansie neutronów - średni czas życia neutronów natychmiastowych - stała rozpadu prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej - wydajność zewnętrznego źródła neutronów prędkość zmian średniej gęstości prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej prędkość powstawania (generacji) jąder prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej prędkość zanikania (rozpadu) jąder prekursorów neutronów opóźnionych grupy uśrednionej gdzie,

Model punktowy kinetyki neutronów nie uwzględniający neutronów opóźnionych () składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów źródła zewnętrznego prędkość zmian średniej gęstości neutronów termicznych w rdzeniu reaktora składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów natychmiastowych gdzie, - średnia gęstość neutronów termicznych - reaktywność; ; - efektywny współczynnik mnożenia neutronów - średni czas reprodukcji pokolenia neutronów; ; - średni czas życia neutronów natychmiastowych - wydajność zewnętrznego źródła neutronów

Model punktowy kinetyki neutronów nie uwzględniający neutronów opóźnionych (kef) składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów źródła zewnętrznego prędkość zmian średniej gęstości neutronów termicznych w rdzeniu reaktora składowa wynikająca ze spowolnienia neutronów natychmiastowych gdzie, - średnia gęstość neutronów termicznych - efektywny współczynnik mnożenia neutronów - średni czas życia neutronów natychmiastowych - wydajność zewnętrznego źródła neutronów

Podstawowe dane neutronowo – fizyczne przyjmowane w obliczeniach kinetyki reaktora WWER-440 Nazwa wielkości Oznaczenie Jednostka Wartość Czas życia neutronów natychmiastowych Efektywny sumaryczny udział neutronów opóźnionych w liczbie neutronów rozszczepieniowych Efektywny udział i. grupy neutronów opóźnionych w liczbie neutronów rozszczepieniowych Stałe rozpadu i. grupy prekursorów neutronów opóźnionych

Warunek stanu ustalonego (równowagi) procesów kinetyki W oparciu o podane trzy modele można, z wystarczającą dla wyprowadzenia jakościowo poprawnych wniosków, przeprowadzić analizę procesów przejściowych mocy reaktora w różnych stanach Warunek stanu ustalonego (równowagi) procesów kinetyki Warunek ten wyprowadzony w oparciu o każdy z przedstawionych modeli ma taką samą postać Stan ustalony kinetyki Model I:

Stan ustalony kinetyki Model III: natychmiast otrzymujemy

Interesuje nas stan ustalony kinetyki pociągający za sobą warunki

Rozważymy kolejne przypadki  STAN PODKRYTYCZNY, podkrytyczność - stan równowagi, przy możliwy tylko przy - poziom równowagi wynosi lub

Zdefiniujemy Możemy napisać - gęstość neutronów jaka wytwarzałaby się w rdzeniu reaktora w okresie l – czasu życia neutronów, gdyby występował proces rozszczepienia M – podkrytyczny współczynnik mnożenia neutronów Możemy napisać

Podsumowanie W stanie podkrytycznym w obecności źródła reaktor działa jako wzmacniacz gęstości neutronów źródła o współczynniku wzmocnienia M Ponieważ

 STAN KRYTYCZNY, krytyczność - stan równowagi, przy możliwy przy - poziom równowagi może przyjmować dowolne wartości !!!

 STAN NADKRYTYCZNY, nadkrytyczność - stan równowagi, przy nie jest możliwy

PROCESY PRZEJŚCIOWE KINETYKI  STAN PODKRYTYCZNY, podkrytyczność Przebiegi przejściowe kinetyki po wprowadzeniu źródła o intensywności do rdzenia Kinetyka neutronów Oszacowanie w oparciu o model III nie uwzględniający neutronów opóźnionych Model procesu lub + warunek początkowy

Model procesu – równanie różniczkowe liniowe, ze stałymi współczynnikami niejednorodne – wymuszenie Rozwiązania: - warunek początkowy

- warunek początkowy

Przebiegi przejściowe kinetyki po usuwaniu źródła o intensywności z rdzenia - warunek początkowy

Wprowadzanie i usuwanie źródła neutronów do rdzenia o Przebiegi z symulacji w oparciu o model z sześcioma grupami prekursorów neutronów opóźnionych Stan podkrytyczny Wprowadzanie i usuwanie źródła neutronów do rdzenia o

Wprowadzanie i usuwanie źródła neutronów do rdzenia o Stan podkrytyczny Wprowadzanie i usuwanie źródła neutronów do rdzenia o

Wprowadzanie i usuwanie źródła neutronów do rdzenia o Stan podkrytyczny Wprowadzanie i usuwanie źródła neutronów do rdzenia o

Rozruch reaktora – skokowe zmiany reaktywności w j-tych chwilach Zbadamy - przyrosty gęstości neutronów, - czasy osiągania kolejnych poziomów równowagi po skokowych zmianach reaktywności o tej samej wartości w oparciu o model III i założeniu ustalonej intensywności emisji źródła neutronów Oznaczymy - stopień podkrytyczności w chwili j - ustalony skok współczynnika mnożenia w chwili j Zakładamy stałość źródła zewnętrznego neutronów Kolejne stany równowagi

Zmiana gęstości neutronów Dostaliśmy Wniosek: Przy tych samych wartościach skokowych zmian reaktywności zmiany gęstości neutronów są tym większe im mniejsze są stopnie podkrytyczności dwóch kolejnych stanów równowagi

Rdzeń ze źródłem neutronów ns, skokowe zmiany Stan podkrytyczny Rdzeń ze źródłem neutronów ns, skokowe zmiany

Określenie czasu osiągania kolejnych poziomów równowagi po skokowej zmianie stopnia podkrytyczności – chwila osiągnięcia 95% kolejnego stanu ustalonego Oszacowanie z modelu nie uwzględniającego neutronów opóźnionych Mamy warunek Stąd

Uwzględnienie neutronów opóźnionych wówczas Dla środowiska z uranem 235 wówczas Wniosek: Im reaktor jest bliższy stanu krytycznego, tym dłuższy jest czas osiągania poziomu równowagi po skokowej zmianie współczynnika mnożenia

Rdzeń ze źródłem neutronów, skokowe zmiany Stan podkrytyczny Rdzeń ze źródłem neutronów, skokowe zmiany

 STAN KRYTYCZNY, krytyczność (analiza dla reaktora „chłodnego” – brak efektów reaktywnościowych) Założenia do analizy 1. Zaniedbujemy wpływ źródła zewnętrznego neutronów s 2. Skokowa zmiana reaktywności następuje w chwili 3. W chwilach reaktor znajduje się w stanie krytycznym Model punktowy kinetyki neutronów staje się układem równań różniczkowych zwyczajnych liniowych o stałych współczynnikach

Przebiegi przejściowe kinetyki po wprowadzeniu skokowej zmiany reaktywności i braku źródła zewnętrznego Kinetyka neutronów

Wyniki symulacji

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości neutronów – gęstości strumienia neutronów - mocy cieplnej

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości prekursorów neutronów opóźnionych

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości neutronów – gęstości strumienia neutronów - mocy cieplnej

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości prekursorów neutronów opóźnionych

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości neutronów – gęstości strumienia neutronów - mocy cieplnej

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości prekursorów neutronów opóźnionych

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości neutronów – gęstości strumienia neutronów - mocy cieplnej

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości prekursorów neutronów opóźnionych

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości neutronów – gęstości strumienia neutronów - mocy cieplnej

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości prekursorów neutronów opóźnionych

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości neutronów – gęstości strumienia neutronów - mocy cieplnej

Skokowe zmiany reaktywności – przykład przebiegu procesu przejściowego gęstości prekursorów neutronów opóźnionych

Obserwacje: - szybka zmiana mocy po wystąpieniu zmiany skokowej reaktywności – natychmiastowy skok mocy - ekspotencjalny wzrost mocy po dłuższym okresie czasu – okres reaktora

Dziękuję za uczestnictwo w wykładzie i uwagę Zapraszam na kolejny wykład