- •10 Семестр- эксплуатация суз
- •10 Семестр заканчивается экзаменом с суммарной оценкой по двум семестрам.
- •Тема первая охватывает сентябрь месяц из 4 занятий. Каждое занятие рассчитано на 4 часа. Занятие первое
- •Лекция №1 . Вводная –знакомство с курсом и лектором.
- •1.Важность курса для Вашей специальности.
- •2. Знакомство с автором этого курса.
- •Что бы мне хотелось знать о Вас ?
- •Преимущество новых методов и форм обучения в нашем курсе.
- •1.Методы моделирования в теории познания сложных систем.
- •Существует 3 этапа Теории Познания:
- •1.Переход от чистого созерцания к абстрактному мышлению путем создания количественных моделей,
- •2. Проверка этих моделей на практике и
- •3. Внедрение полученных знаний в практическую деятельность человека.
- •Наш метод индивидуализированного обучения дешевле и надёжней.
- •2. Индивидуализация обучения.
- •Теперь несколько слов о проблемном обучении!
- •3. Проблемная форма обучения.
- •Каковы наши результаты проблемного обучения за прошлые годы?
- •4. Организация занятий и виды отчётности,
- •В 9 семестре изучаются:
- •В 10 семестре изучаются :
- •Вопросы по первой лекции:
- •Практическое занятие №1 по дз-1.
- •Связь Теории Познания с новыми методами проектирования сложных систем управления.
- •2.1. Цели и методы выполнения работы
- •2.2. Варианты заданий
- •Раздел 1. Постановка задачи проектирования
- •Раздел 2.Структура системы автоматического регулирования нейтронной мощности реактора.
- •Передаточная функция реактора на малых уровнях мощности
- •Передаточная функция акнп
- •Раздел 3.Цели исследования сар яр в дз-1
- •1.Температурный коэффициент урана равен – 0,003 β/ °с ,
- •2.Его постоянная времени равна 4с,
- •3.Температурный коэффициент воды равен – 0,03 β/ °с,
- •Вариант №2
- •Вариант № 3
- •Вариант 4
- •Требования к оформлению и сдаче курсовой работы.
- •Занятие на второй неделе. Лекция 2. История развития ядерной энергетики и методов безопасного управления ею.
- •2.2История развития ядерных технологий. Соревнование между Россией и сша в области ядерных технологий.
- •Цели и задачи скуз яр различных поколений.
- •Bерсия для печати:
- •Из истории рбмк: от проекта до аварии.
- •Заседание Политбюро цк кпсс
- •История возникновения Кибернетики и её развитие в области военной техники.
- •Связь методов кибернетики с предупреждением аварий на аэс.
- •Какие же системы управления можно назвать кибернетическими и как их проектировать? Новый принцип « Системного подхода «, который был нарушен в России при создании аэс с реакторами типа рбмк-1000!
- •1.Обеспечение Ядерной и Радиологической безопасности в нормальных
- •2. Экономичность её работы в нормальных условиях работы.
- •Вопросы для ответа по второй лекции для записи их в тетради с целью ответа на них во время коллоквиума по теме №1.
- •Занятие третье. Лекция 3. Физические характеристики ядерного реактора.
- •3.1 Общие сведения о конструкции энергетического реактора..
- •Система загрузки и выгрузки топлива .
- •Аппаратура контроля , управления и защиты яр ( скуз яр ).
- •3.2. Физические характеристики яр как объекта управления.
- •2.3 Состояния цепной реакции с точки зрения ядерной опасности.
- •3.3 Классификация технических средств скуз.
- •3.4 Математическая модель статики и кинетики цепной реакции.
- •Вопрос 1. Чем отличаются между собой понятия статика , кинетика и динамика ?
- •Вопрос 2. От каких физических параметров зависит кэфф ?
- •Временем распада гамма и бэтта излучателей т от 2ч до многих лет.
- •Почему ниже в лекциях по Системам Управления и Защиты яр уделяется так много внимания физике ядерной реакции ?
- •При коэффициенте размножения цепной реакции кэфф менее 1 он не работоспособен для производства электроэнергии !
- •Поэтому нужно спроектировать систему управления им так, чтобы никогда при управлении эта величина не была достигнута !
- •1 ) Энергия осколков ( рмгн ) за время 10-13 сек ( она составляет 93,3% от всей энергии деления ) и при этом выделяются мгновенные нейтроны n мгн ,
- •2) Энергия радиоактивных продуктов распада ( рзап ) с шестью группами в среднем за 10 сек ( она составляет около 0,7% от всей энергии и эта доля запаздывающих нейтронов n зап называется b ).
- •Временем распада гамма и бэтта излучателей тгамма от 2ч до многих лет.
- •Это проблемная задача для отличников – показать связь между n2 и nS .
- •Вопрос 3.Какие же три состояния реактора Вы знаете и что такое реактивность реактора ?
- •Рассмотрим теперь - что такое мгновенная критичность и чем она опасна ?
- •Формула ( 2-3 ) показывает условие Мгновенной критичности или её опасности !
- •Задание для отличников:
- •Вопрос 4.- Какие уравнения называют нейтронной кинетикой яр ?
- •Показывает вклад в запаздывающие нейтроны плутония ;
- •3. Позволяет оценить пределы изменения bЭфф во время кампании.
- •Вопрос 5 : Какие единицы реактивности Вы знаете и каковы причины измерять её эксплуатационникам в долях bЭфф ?
- •Важность уравнений кинетики реактора для целей безопасного управления в относительных параметрах.
- •Вопрос 6 : Приведите уравнения кинетики яр в относительных параметрах и объясните их физический смысл .
- •1. Относительное значение реактивности
- •2.Относительный вклад каждой группы запаздывающих нейтронов относительно их суммарного значения ,равный:
- •3.Относительное время жизни мгновенных нейтронов, равное :
- •1. В виде передаточных функций и лафчх для анализа устойчивости системы регулирования и
- •2. На аналоговых или цифровых моделях для имитации режимов перегрузки, пуска и остановки
- •Лабораторная работа - Исследование переходных процессов в яр типа ввэр на скачки реактивности на малых уровнях мощности без учёта обратных связей. Файлы “ suz “ и “ l-1 bat “.
- •Режим 1 . Исследование переходных процессов в яр типа ввэр-1000 при возмущениях по реактивности.
- •Методика выполнения работ на компьютере
- •Методика проведения расчётов по второму эксперименту.
- •Вопрос 2. Какова предельно допустимая скорость введения положительной реактивности по нормам ядерной безопасности ( пбя ) и чем она определяется ?
- •Практическое занятие к домашней работе.
- •Практическое занятие №3. Исследование устойчивости сар яр на мку ( малых уровнях мощности ).
- •Методика построения имитационной модели передаточной функции на операционных усилителях.
- •Вопросы для собеседования.
- •12.Из каких элементов всегда состоит любая система управления с точки зрения Кибернетики?
- •14. Что такое мгновенная критичность и чем она опасна при управлении яр?
- •19.Охарактеризуйте этапы проектирования и эксплуатации с точки зрения системного подхода.
- •6. Какие физические особенности яр в режимах загрузки, перегрузки и пуска нужно знать для создания аппаратуры безопасного управления в этих режимах ?
2.2История развития ядерных технологий. Соревнование между Россией и сша в области ядерных технологий.
Рассмотрим вначале направления развития военного и мирного применения ядерных технологий, а затем - выясним причины острой необходимости повышения требований к их безопасному управлению.
Начальным толчком к применению ядерного и термоядерного оружия послужила Ялтинская конференция Сталина, Рузвельта и Черчиля в 1945г.
На этой конференции Рузвельт заявил об успешном испытании в Японии на мирных людях первой в мире атомной бомбы и возможном применении этого ядерного оружия против тех стран (СССР), которые будут препятствовать господству США в мире.
С этого момента по приказу Сталина в СССР также начались работы по созданию сначала атомной, а потом и водородной бомб.
Создание ядерного оружия сложный, опасный и дорогой процесс. Нужно помнить, что это происходило сразу после войны и разрухи, в голодные годы.
Соревноваться в этот период с разбогатевшей на войне США было очень трудно, но это был вопрос жизни или смерти.
Для изготовления плутониевой бомбы нужно было создать ядерный реактор (ЯР), облучать в нём уран, затем выделять из урана плутоний и обогащать его в процентном отношении для бомб.
Для решения этих задач были использованы все имевшиеся в то время скудные средства и в короткий срок были построены секретные города, где уже через несколько лет советская атомная бомба была создана.
Начались работы по созданию средств доставки этого оружия к потенциальному противнику – атомные подводные лодки и ракетное оружие.
Для управления всеми этими ядерными технологиями нужны были высоко надёжные системы управления.
После создания ядерного оружия началось соревнование в мирном использовании ядерных технологий.
В 1954г мы обогнали США по мирному использованию ядерной энергии, построив Первую в мире Обнинскую атомную электростанцию (АЭС).
Американцы были шокированы этим сообщением потому, что они в этот период работали над первой в мире атомной подводной лодкой « Наутилус « параллельно с нами и у них были проблемы с созданием циркониевых оболочек для тепловыделяющих элементов ядерного реактора этой лодки.
Пуск нашей АЭС означал, что мы их опередили не только в мирном использовании ядерной технологии, но в области атомных подводных лодок. Так началось и продолжается до сегодняшнего дня соревнование США и России в области военного и мирного использования ядерных технологий.
Теперь рассмотрим, как происходит развитие мирного применения ядерных технологий.
Для этого вначале изучим – насколько важно развитие этого направления для всего человечества.
Почему же человечество не может существовать без развития опасных ядерных технологий?
Во-первых, энергетические запасы минерального топлива ограничены и оно распределено по всему миру неравномерно.
Даже в настоящее время ясно, что кто владеет этими запасами, тот экономически господствует во всем мире!
В таблице №2 приведены в условных единицах разведанные мировые энергетические запасы минерального и ядерного топлива.
Таблица 2
Виды топлива |
Уголь |
Нефть |
Газ |
Уран в ЯР на ТН |
Плутоний в ЯР типа БН |
ТЯР |
Условные единицы |
17 |
4 |
2 |
8 |
110 |
1000 |
Из неё видно, что наиболее важные для использования в промышленности виды нефти и газа малы по сравнению с запасами энергии урана даже при применении его в реакторах на тепловых нейтронах (ТН) без расширенного воспроизводства.
При использовании же его в виде плутония в ЯР на быстрых нейтронах (БН) с воспроизводством ядерного горючего энергетические запасы урана при реакции деления резко возрастают и в этом преимущество АЭС на быстрых нейтронах.
Однако при создании термоядерных реакторов (ТЯР) с реакцией синтеза (примерно через 50 лет!), которые работают на реакции синтеза дейтерия и трития, энергетическая проблема человечества будет решена полностью!
Во-вторых, сжигать свои ограниченные минеральные запасы топлива просто неразумно!
Как сказал Д.И.Менделеев – « Сжигать в топках тепловых электростанций нефть и газ это все равно как топить дома печь ассигнациями «. Из этого очень мудрого выражения следует, что нефть и газ это ценные химические продукты для производства дорогих синтетических материалов, которые в десятки раз дороже исходных материалов, из которых они производятся!
По этой причине многие, даже слабо развитые страны, хотят приобрести АЭС, не смотря на то, что один энергоблок АЭС стоит около 2 миллиардов долларов!
Поэтому в настоящее время во всем мире уже работают 440 энергоблоков АЭС и к 2020г ожидают их увеличения уже до 1000!
В-третьих, наблюдается бурный рост числа ядерных энергетических установок (ЯЭУ) на море и в космосе!
Так, число ядерных энергетических установок на флоте уже превышает 500, а также и в космосе, где мы пока идём впереди планеты всей и у нас уже летают три года 30 энергоблоков.
Однако не следует забывать, что ядерные реакторы это управляемые атомные бомбы и последствия их взрывов могут даже превосходить последствия от взрывов атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки!
Так за прошедшие 50 лет с момента пуска Первой в мире АЭС произошли три катастрофических аварии с такими последствиями.
В таблице №3 приведены последствия этих аварий, которые скрываются государствами, чтобы не пугать общественность, однако опубликованные последствия Чернобыльской аварии потрясли воображение даже известных учёных - физиков и заставили их пересмотреть своё отношение к опасности ядерных технологий.
Таблица №3
Страна |
Год аварии |
Число облученных |
Число Умерших |
Англия |
1956г |
Засекречено |
Тоже |
Америка |
1979г |
Не известно |
100 тыс. |
СССР |
1986г |
1,5 млн.чел. |
200 тыс. |
Нагасаки |
война |
Не известно |
70 тыс. |
Хиросима |
война |
Не известно |
100 тыс. |
В-четвертых, эта опасность от ядерных энергетических установок продолжает расти пропорционально произведению их числа на мощность.
Так, только число энергоблоков АЭС с 1954г увеличилось в 440 раз, а их мощность возросла в 200 раз. В результате этого их суммарная ядерная опасность к 2004г выросла в 80000 раз по сравнению с 1954г и она продолжает расти с учётом дальнейшего увеличения АЭС и транспортных ЯЭУ.
Теперь после краткого введения в проблему безопасности ядерных технологий, мы рассмотрим – как может быть уменьшена эта опасность на АЭС путем развития СКУЗ ЯР.