Тепловая мощность и удельные мощностные характеристики

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина:АСУ АЭС

Тема: Регулирование давления в парогенераторе

Реактора ВВЭР 640

Выполнил студент гр. 51952/1: Е.В. Болгарь

^{(подпись)}

Преподаватель: Н.Н. Кудряков

^{(подпись)}

« » _____________ 2017 г.

г. Сосновый Бор

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 2

1. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ.. 3

1.1 Нейтронная кинетика. 3

1.3 Динамика температуры теплоносителя в реакторе. 7

1.4 Температурный режим и тепловая мощность парогенератора. 9

1.5 Динамика давления пара в парогенераторе. 12

1.6 Формирование управляющего сигнала по отклонению давления. 13

1.7 Ход ОР СУЗ. 13

1.8 Динамика температуры ядерного топлива. 14

1.9 Динамика реактивности. 15

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ.. 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 34

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 35

ВВЕДЕНИЕ

Цель данной работы математически описать и реализовать процесс регулирования давления в парогенераторе реактора ВВЭР 640, смоделировать различные переходные процессы и изучить динамику поведения основных характеристик реакторной и паропроизводящей установок при переходных процессах. Схема модели показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема модели

ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ

Нейтронная кинетика

Для моделирования динамики реактора с требуемой в рамках решаемой задачи подробностью и точностью достаточной является точечная модель нейтронной кинетики с одной группой запаздывающих нейтронов.

Достоинством одногрупповой модели является возможность представления уравнений кинетики в безразмерном виде, т.е. в долях единицы. Далее величина относительной нейтронной мощности может быть использована для определения величины текущей тепловой мощности активной зоны.

Система уравнений кинетики с одной группой запаздывающих нейтронов имеет вид:

Пусть

где и - текущее и номинальное значение плотности нейтронов соответственно, и - текущее и номинальное значение плотности источников запаздывающих нейтронов соответственно.

Разделив уравнение 1.1 на , а уравнение 1.2 - на и выполнив необходимые преобразования и подстановки, получим систему уравнений нейтронной кинетики в безразмерном виде:

Уравнения решаются методом Эйлера. Уравнение относительной нейтронной мощности – по неявной численной схеме, уравнение относительной плотности источников запаздывающих нейтронов – по явной.

Шаг интегрирования по времени принимается равным Dt=0.1 с.

Исходным состоянием имеет смысл считать стационарное при номинальном уровне мощности. Тогда начальные условия имеют вид:

Реактивность при этом, очевидно, равна нулю

Значение постоянной распада для начала работы с моделью считаем равной

Эффективную долю запаздывающих нейтронов и время генерации мгновенных нейтронов примем соответствующими номинальной мощности в начале работы первой топливной загрузки:

Ход ОР СУЗ

Обозначим:

- сигнал (команда) на перемещение ОР СУЗ;

– текущая координата рабочей группы (за начало координат принят низ активной зоны, положительное направление - вверх), для ВВЭР-640

- техническая (конструктивная) скорость поступательного движения привода ОР СУЗ, для ВВЭР-640

Тогда уравнение движения рабочей группы ОР СУЗ имеет вид:

Динамика реактивности

Обозначим:

- дифференциальная эффективность рабочей группы ОР СУЗ;

– коэффициент реактивности по температуре воды;

– коэффициент реактивности по температуре топлива;

Тогда изменение реактивности с учетом перемещения ОР СУЗ и действия обратных связей по температуре теплоносителя и топлива описывается уравнением:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы была описана модель, позволяющая расчётным путем моделировать динамические процессы, происходящие в парогенераторе реактора ВВЭР 640. Получены и исследованы графики различных переходных процессов.

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина:АСУ АЭС

Тема: Регулирование давления в парогенераторе

Реактора ВВЭР 640

Выполнил студент гр. 51952/1: Е.В. Болгарь

^{(подпись)}

Преподаватель: Н.Н. Кудряков

^{(подпись)}

« » _____________ 2017 г.

г. Сосновый Бор

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 2

1. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ.. 3

1.1 Нейтронная кинетика. 3

1.3 Динамика температуры теплоносителя в реакторе. 7

1.4 Температурный режим и тепловая мощность парогенератора. 9

1.5 Динамика давления пара в парогенераторе. 12

1.6 Формирование управляющего сигнала по отклонению давления. 13

1.7 Ход ОР СУЗ. 13

1.8 Динамика температуры ядерного топлива. 14

1.9 Динамика реактивности. 15

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ.. 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 34

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 35

ВВЕДЕНИЕ

Цель данной работы математически описать и реализовать процесс регулирования давления в парогенераторе реактора ВВЭР 640, смоделировать различные переходные процессы и изучить динамику поведения основных характеристик реакторной и паропроизводящей установок при переходных процессах. Схема модели показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема модели

ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ

Нейтронная кинетика

Для моделирования динамики реактора с требуемой в рамках решаемой задачи подробностью и точностью достаточной является точечная модель нейтронной кинетики с одной группой запаздывающих нейтронов.

Достоинством одногрупповой модели является возможность представления уравнений кинетики в безразмерном виде, т.е. в долях единицы. Далее величина относительной нейтронной мощности может быть использована для определения величины текущей тепловой мощности активной зоны.

Система уравнений кинетики с одной группой запаздывающих нейтронов имеет вид:

Пусть

где и - текущее и номинальное значение плотности нейтронов соответственно, и - текущее и номинальное значение плотности источников запаздывающих нейтронов соответственно.

Разделив уравнение 1.1 на , а уравнение 1.2 - на и выполнив необходимые преобразования и подстановки, получим систему уравнений нейтронной кинетики в безразмерном виде:

Уравнения решаются методом Эйлера. Уравнение относительной нейтронной мощности – по неявной численной схеме, уравнение относительной плотности источников запаздывающих нейтронов – по явной.

Шаг интегрирования по времени принимается равным Dt=0.1 с.

Исходным состоянием имеет смысл считать стационарное при номинальном уровне мощности. Тогда начальные условия имеют вид:

Реактивность при этом, очевидно, равна нулю

Значение постоянной распада для начала работы с моделью считаем равной

Эффективную долю запаздывающих нейтронов и время генерации мгновенных нейтронов примем соответствующими номинальной мощности в начале работы первой топливной загрузки:

Тепловая мощность и удельные мощностные характеристики

Если принять, что коэффициент пропорциональности между нейтронной и тепловой мощностью со временем не меняется – это справедливо для малых промежутков времени, когда можно не учитывать выгорание топлива – то текущую тепловую мощность реактора можно определить как произведение номинальной тепловой мощности на относительную нейтронную мощность:

Номинальная тепловая мощность ВВЭР-640 принята равной

[2]

Через текущее значении тепловой мощности определяются средние по активной зоне значения удельных мощностных характеристик, необходимых для расчета динамики температуры топлива: плотность теплового потока q_s и удельное объемное энерговыделение q_v.

Среднюю по активной зоне плотность теплового потока определяем делением текущей тепловой мощности на площадь обогреваемой поверхности, среднее удельное объемное энерговыделение – делением текущей тепловой мощности на объем топлива.

Площадь обогреваемой поверхности:

Объем топлива, если пренебречь отверстием:

Здесь:

- диаметр оболочки ТВЭЛ [3]

- диаметр топливной таблетки [3]

- высота топливного столба [3]

- количество ТВЭЛ в ТВС [3]

- количество ТВС в активной зоне [3]