- •Севастопольский институт ядерной энергии и промышленности
- •Основы теории ядерных реакторов Курс для эксплуатационного персонала аэс
- •Содержание
- •Перечень сокращений
- •Тема 1.
- •1.1. Строение вещества
- •1.2. Строение и характеристики атомов
- •Атомная теория раскрывает физический смысл этих характеристик в следующих основных положениях:
- •1.3. Строение ядер и свойства ядерных сил
- •1.4. Энергия связи и устойчивость ядер атомов
- •1.4.5. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра
- •1.5. Закономерность и характеристики радиоактивного распада
- •Тема 2 нейтронные ядерные реакции
- •2.2. Особенности реакции деления и их практическое значение
- •2.3. Основные характеристики нейтронных полей
- •2.4. Скорости нейтронных реакций и их характеристики
- •Тема 3 критичность реактора и условия её реализации
- •3.1. Условия осуществления критичности реактора
- •3.1.2. Эффективный коэффициент размножения и реактивность реактора
- •3.2. Нейтронный цикл в тепловом ядерном реакторе.
- •3.2.2. Нейтронный цикл и характеристики его физических процессов
- •4.1. Ядерное топливо.
- •4.2. Замедлитель.
- •4.3. Теплоноситель
- •4.4. Параметры структуры активных зон гетерогенных эяр.
- •Тема 5 замедление нейтронов в реакторе и его размножающие свойства
- •5.1. Общие начальные рассуждения
- •Вероятность избежания утечки замедляющихся нейтронов - это доля нейтронов, избежавших утечки из активной зоны при замедлении, от всех нейтронов поколения, начавших процесс замедления в активной зоне.
- •5.2. Характеристики замедляющих свойств веществ
- •5.3. Возраст нейтронов в среде
- •Величину, обратную величине транспортного смещения
- •Возраст нейтронов с энергией е - это шестая часть среднего квадрата пространственного смещения нейтрона в среде при замедлении от начальной энергии Ео до данной энергии е.
- •5.4. Уравнение возраста Ферми и его решение
- •5.5. Вероятность избежания утечки замедляющихся нейтронов
- •Спектр замедляющихся нейтронов Ферми в гомогенной непоглощающей среде
- •5.7. Время замедления нейтронов в среде активной зоны
- •Краткие выводы
- •Тема 6. Диффузия и размножающие свойства теплового реактора
- •6.1. Закон диффузии тепловых нейтронов и длина диффузии
- •6.2. Скорость утечки тепловых нейтронов из единичного объёма активной зоны
- •6.3. Волновое уравнение, уравнение критичности реактора и величина вероятности избежания утечки тепловых нейтронов
- •6.4. Геометрический параметр цилиндрического реактора без отражателя и поле тепловых нейтронов в нём
- •Краткие выводы
- •7.1. Константа
- •7.2. Коэффициент использования тепловых нейтронов
- •7.2.6. Зависимости величины от определяющих её факторов.
- •Краткие выводы
- •Тема 8 уран-238 и размножающие свойства реактора
- •8.1. Коэффициент размножения на быстрых нейтронах
- •8.1.2. Величина в цилиндрическом блоке из природного металлического урана.
- •8.2. Вероятность избежания резонансного захвата
- •Тема 9 критические размеры и нейтронное поле в реакторе с отражателем
- •9.1. Отражатель теплового реактора
- •9.2. Эффективная добавка (э)
- •9.3. Геометрический параметр и поле тепловых нейтронов в гомогенной цилиндрической активной зоне с отражателем
- •9.4. Особенности нейтронного поля в гетерогенном реакторе
- •9.5. Показатели неравномерности нейтронного поля в реакторах
- •Тема 10 температурные эффекты реактивности реактора
- •Температурный эффект и температурный коэффициент реактивности
- •Температурный эффект реактивности реактора
- •Три характерных для ввр типа кривых тэр
- •Температурный коэффициент реактивности реактора (ткр)
- •Условие устойчивости работы энергетического реактора на мощности
- •10.3. Чем определяется форма кривой тэр реактора?
- •Условные составляющие тэр и ткр
- •Мощностной тэр (ткр) реактора
- •Тэр и ткр теплоносителя
- •Раздел 3 кинетика реактора
- •Тема 11 элементарная кинетика теплового реактора
- •10.1. Элементарное уравнение кинетики реактора
- •Среднее время жизни поколения нейтронов в тепловом реакторе
- •Следовательно, время жизни запаздывающих нейтронов любой группы
- •11.3. Период реактора, период удвоения мощности и их взаимосвязь
- •Тема 12 кинетика реактора с учётом запаздывающих нейтронов
- •Система дифференциальных уравнений кинетики реактора с учётом
- •Уравнение обратных часов.
- •Переходные процессы при сообщении реактору отрицательной
- •Переходные процессы при сообщении реактору положительных реактивностей
- •Особенности переходных процессов при сообщении реактору малых и больших реактивностей
- •Как управляют реактором на малых уровнях мощности?
- •Тема 13 основы кинетики подкритического реактора при его пуске
- •Источники нейтронов в подкритическом реакторе
- •Что это за источники?
- •Устанавливающаяся в подкритическом реакторе плотность нейтронов
- •Переходные процессы при изменениях степени подкритичности реактора
- •Учитывая, что отношение начальной и конечной плотностей нейтронов
- •Время практического установления подкритической плотности
- •Процедура ступенчатого пуска и ядерная безопасность реактора
- •Краткие выводы
- •Раздел 4. Изменения запаса реактивности при работе реактора
- •Тема 14.
- •Понятия общего и оперативного запаса
- •Тема 15 уменьшение запаса реактивности с выгоранием ядерного топлива
- •15.2. Энерговыработка реактора
- •15.4. Основные характеристики выгорания
- •Тема 16 уменьшение запаса реактивности за счёт шлакования ядерного топлива
- •Кинетика роста потерь запаса реактивности за счёт шлакования
- •Тема 17 рост запаса реактивности с воспроизводством ядерного топлива
- •17.2. Система дифференциальных уравнений воспроизводства плутония-239
- •Рост запаса реактивности с воспроизводством плутония-239.
- •17.4. Коэффициент воспроизводства ядерного топлива
- •Тема 18 использование выгорающих поглотителей
- •18.1. Характеристики наиболее распространённых выгорающих поглотителей
- •18.2. Факторы, определяющие скорость выгорания вп
- •18.4. Кривая энерговыработки активной зоны реактора
- •Тема 19 отравление реактора ксеноном
- •Отравления реактора ксеноном
- •Стационарное отравление реактора ксеноном.
- •19.3. Переотравление после останова реактора («йодная яма»)
- •Переотравления реактора ксеноном после изменения уровня мощности
- •19.5. Расчёт изменений потерь реактивности за счёт переотравлений реактора.
- •Тема 20 отравления реактора самарием-149
- •20.1. Схема образования-убыли 149Sm и дифференциальные уравнения отравления реактора самарием
- •20.1. Схема образования и убыли самария-149 и сопутствующих продуктов деления и их распада
- •20.2. Потери реактивности при стационарном отравлении реактора самарием
- •20.3. Закономерность роста потерь реактивности от отравления самарием до выхода реактора на стационарный уровень отравления.
- •20.4. Нестационарное переотравление реактора самарием после останова («прометиевый провал»)
- •20.5. Переотравление самарием после пуска длительно стоявшего реактора
- •20.6. Нестационарное переотравление реактора самарием после перевода реактора на более высокий или более низкий уровень мощности
- •Раздел 5.
- •Действие вводимого в активную зону стержня-поглотителя
- •Характеристика положения стержня-поглотителя в активной зоне
- •Понятия об интегральной и дифференциальной эффективности
- •Эффективный радиус стержня-поглотителя
- •Физический вес центрального стержня-поглотителя полной длины
- •21.6. Физический вес нецентрального подвижного поглотителя
- •Характеристики поглотителей – кривые интегральной и дифференциальной эффективности
- •Изменение реактивности реактора при перемещении стержня
- •Особенности характеристик укороченных поглотителей
- •Интерференция подвижных стержней-поглотителей
- •21.11. Простейшие методы градуировки подвижных поглотителей
- •Тема 22 борное регулирование ввэр
- •22.1. Сущность борного регулирования
- •22.2. Характер изменения концентрации борной кислоты в первом контуре
- •Эффективность борной кислоты
- •Факторы, определяющие величину дифференциальной эффективности борной кислоты
- •Тема 23 расчётное обеспечение ядерной безопасности ввэр при его эксплуатации
- •Расчёт пусковой критической концентрации борной кислоты
- •Расчёт предельно допустимого расхода подпитки первого контура чистым дистиллатом при пуске ввэр
- •Время снижения концентрации борной кислоты до заданной величины
- •Расчёт безопасного значения стояночной концентрации борной кислоты
- •23.5. Расчёт времени подпитки первого контура концентрированным раствором борной кислоты до достижения безопасной стояночной концентрации
- •Литература
Перечень сокращений
А.Р. – анизотропия рассеяния.
АЗ – аварийная защита.
аз – активная зона.
АР – автоматический регулятор.
АРМ – автоматический регулятор мощности.
АЧС – абсолютно чёрный стержень.
ББС – борно-бериллиевый стержень.
БКР – барометрический коэффициент реактивности.
БН – быстрые нейтроны.
БР – борное регулирование.
БРУ-СН (-К, -А) – быстродействующее редукционное устройство для сброса пара в конденсатор собственных нужд (в главный конденсатор, в атмосферу).
БС - бериллиевый стержень.
ВВРД – водо-водяной реактор с водой под давлением.
ВВРК – водо-водяной реактор кипящего типа.
ВВЭР – водо-водяной энергетический реактор.
ВКВ – верхний концевой выключатель (ОР СУЗ).
ВП – выгорающий поглотитель.
ВУГ – волновое уравнение Гельмгольца.
ГБС – гадолиний-бериллиевый стержень.
ГК – главный конденсатор.
ГУ – граничное условие (для получения частного решения дифференциального уравнения).
ГЦН – главный циркуляционный насос.
ДП – деаэратор подпитки.
ДУ – дифференциальное уравнение.
ДЭ – дифференциальная эффективность.
ЗН – замедляющиеся нейтроны.
ЗпН – запаздывающие нейтроны.
ЗР – запас реактивности.
ИЭ – интегральная эффективность.
ЙЯ – йодная яма.
КД – компенсатор давления.
КэВ – килоэлектронВольт.
МгН – мгновенные нейтроны.
МК – мгновенная критичность.
МКУМ – минимально контролируемый уровень мощности (реактора).
МН – медленные нейтроны.
МэВ – мегаэлектронВольт.
МЭР (МКР) – мощностной эффект (коэффициент) реактивности.
НКВ – нижний концевой выключатель (ОР СУЗ).
НП – нейтронное поле.
НУ – начальное (-ые) условие (-ия) для решения дифференциального уравнения.
НФИ – нейтронно-физические измерения.
НФХ – нейтронно-физическая характеристика.
НЦ – нейтронный цикл.
ОбЗР – общий запас реактивности.
ООСС – относительная обратная скорость счёта.
ОпЗР – оперативный запас реактивности.
ОР СУЗ – органы регулирования системы управления и защиты.
ПКУ – подкритический коэффициент умножения.
ПН – промежуточные нейтроны.
ПП – переходный процесс.
ПП – прометиевый провал.
ПТЭР (ПТКР) – плотностной температурный эффект (коэффициент) реактивности.
РБ – радиационная безопасность
РБМК – реактор большой мощности канальный
РзН – резонансные нейтроны.
РУ – резонансный уровень.
СВО – система специальной водоочистки.
СВП – самовыгорающий поглотитель.
СДУКР – система дифференциальных уравнений кинетики реактора (с учётом ЗпН).
СП – стержень-поглотитель.
СПУ – счётно-пусковая установка.
СЦРД – самоподдерживающаяся цепная реакция деления.
Т – абсолютная (выражаемая в Кельвинах) температура чего-либо.
t – температура чего-либо, выражаемая в градусах Цельсия.
ТВС – тепловыделяющая сборка.
твэл – тепловыделяющий элемент.
ТК – топливная композиция.
ТКР – температурный коэффициент реактивности.
Тн – температура тепловых нейтронов («нейтронного газа»).
ТН – тепловые нейтроны.
тн – теплоноситель.
ТТН – теплотехническая надежность (активной зоны).
ТЭР – температурный эффект реактивности.
УВФ – уравнение возраста Ферми.
УК – уравнение критичности реактора.
УОЧ – уравнение «обратных часов».
ФВ – физический вес (ОР СУЗ).
ЧС – чёрный стержень.
эВ - электронВольт
ЭВМ – электронная вычислительная машина.
ЭРИ – эффективный резонансный интеграл.
ЭУКР – элементарное уравнение кинетики реактора.
ЭЯР – энергетический ядерный реактор.
ЯБ – ядерная безопасность.
ЯИЗН – ядра-излучатели запаздывающих нейтронов.
ЯПЗН – ядра-предшественники запаздывающих нейтронов.
ЯР – ядерный реактор.
ЯТ – ядерное топливо.
ЯТЭР (ЯТКР) – ядерный температурный эффект (коэффициент) реактивности.