2. 8. Что такое коэффициент использования тепловых нейтронов (θ), какие факторы и как влияют на его величину.

О: Коэффициент использования тепловых нейтронов – есть доля ТН, поглощенных под действием ТН нуклидами топлива, от общего числа ТН, поглощенных за то же время всеми материалами а.з.

Факторы, определяющие величину θ в ВВЭР:

а) Обогащение топлива x = N5/Nu x ↑ → N5 ↑ → θ ↑

б) Уран-водное отношение u ↑ → ↑ → (при х=idem) → ↑ → θ ↑

в) Температура воды в а.з. обычно рост темпер а.з. связан с ростом мощности ЯР, вызванного ростом как температуры топлива в твэлах, так и температуры т.н.

t аз ↑ → tтк ↑ → Lтк ↑ → Фтк ↓ → F ↓ → θ ↑

t аз ↑ → tH2O ↑ → LH2O ↑ → ФH2O ↓ → E ↓ → θ ↑

рост температуры топлива и воды приводит к увеличению длины диффузии в обоих средах, из-за чего радиальное распределение и в топливе, и в воде выравниваются: средняя Фтн в топливе увел, а в воде снижается (слебеют и внутренний и внешний блок-эффекты), сл-но, в обоих случаях величина θ растет.

эффект уменьшения плотности потока тепловых нейтронов при их диффузии в замедлителе по направлению к топливному блоку, обусловленный поглощающими свойствами реального замедлителя, называется внешним блок-эффектом. Е - называется относительным избыточным поглощением тепловых нейтронов в замедлителе ячейки и служит мерой внешнего блок-эффекта

эффект более значительного уменьшения плотности потока тепловых нейтронов при их диффузии от периферии к оси топливного блока, определяемый сильными поглощающими свойствами топливного блока, называется внутренним блок-эффектом. F - является мерой внутреннего блок-эффекта и называется коэффициентом экранировки

3 . П реобразование тепловой энергии пара в кинетическую в сопловой решетке турбинной ступени.

Из уравнения сохранения энергии: i0+C2вх/2=i1+С210/2 ; С10=√ C2вх +2(i0-i1). На сопловых решетках скорость на входе мала и ей можно пренебречь, тогда: С10=√2(i0-i1).

i0-i1=hC – изоэнтропийный теплоперепад в сопловой (направляющей) решетке.

При Свх>0 C2вх/2+hС=hВХ+hC=hC’ – располагаемый (полный) теплоперепад, учитывающий тепловой входной эквивалент входной кинетической энергии парового потока hВХ= C2вх/2.

Теоретическая скорость выхода пара из сопловой решетки определяется параметрами пара перед решеткой ро, υо и противодавлением р1 – давлением пара за решеткой.

При течении реального парового потока появляются силы вязкости, у поверхности лопаток образуются пограничный слой и возникают потери кинетической энергии. Потерянная в реальном процессе расширения пара кинетическая энергия превращается в тепло, при этом энтальпия и температура пара повышаются. Действительная скорость выхода пара из сопловой решетки будет меньше теоретической. Отношение действительной к теоретической скорости называют коэффициентом скорости φ=с1/с10. Тогда: с1= φ∙с10= φ√ C2вх+2hС= φ√2hС’

Коэффициент скорости φ характеризует потерю кинетической энергии в сопловой решетке qc, которая определяется как разность кинетической энергии парового потока при изоэнтропийном и реальном процессах расширения пара.

ξC=(1- φ2)=qC/h’C – коэффициент потери кинетической энергии, определяющий, какую часть эта потеря энергии составляет от располагаемой энергии.

Билет 10.

1.С пособы реализации регенерации тепла в реальных ПТУ АЭС.Виды регенеративных подогревателей питательной воды в ПТУ. Достоинства и недостатки. Понятие об охладителе дренажа (ОД) в ВП . Целесообразность применения ОД.

← Гипотетически можно представить такую схему, но на практике реализовать не возможно, т.к. обеспечить надежный контакт расширяющегося в проточной части турбины пара через поверхность теплопередачи с подогреваемой питательной водой конструктивно очень сложно. Реально можно организовать подогрев дискретно, выводя пар на соответствующие водоподогреватели после каждой ступени турбины. ----→→

Но данная схема обладает рядом недостатков: а) охлаждение влажного пара в регенеративных нагревателях ведет к росту влажности, тогда на последних ступенях влажность может достигнуть недопустимо больших значений; б) стремление увеличить количество подогревателей потребует предусмотреть минимум 8..9 ступеней турбины. Т.к. на регенерацию выводится полный поток пара, то каждый участок конструктивно рациональнее оформлять в виде отдельного корпуса – цилиндра турбины. Это усложняет и увеличивает стоимость; в) пропуск полного потока пара через систему регенерации потребует паропроводов большого проходного сечения. Большие гидравлические сопротивления системы вызовут рост реальных потерь энергии в установке, что может обесценить вклад увелКПД регенерации

В реальных ПТУ используют идею дискретного отбора пара из проточной части на подогрев, но на регенерацию направляется не весь поток пара, а его часть. Отборный пар не возращается в проточную часть турбины, поэтому тепловая энергия пара используется полностью до полной его конденсации. КГП возвращается в рабочий контур на участке конденсатно-питательной системы.

Водоподогреватели (ВП) могут быть смешивающего и поверхностного типа. Смешивающего типа ВП: нагрев ПВ за счет перемешивания воды с греющим паром и его конденсации. Достоинства: температура нагреваемой воды может быть доведена до температуры греющего пара. Недостатки: а) необходимо обеспечить тщательное перемешивание сред в ВП б)необходимость уравнивания давлений греющей среды и нагреваемой в точке смешения. Уравнивание давлений может быть обеспечено установкой соответствующих насосов для подачи воды в каждый такой подогреватель. Для первых подогревателей можно обеспечить направленное движение нагреваемой среды без насосов, за счет установки на разной высоте.

Поверхностного типа ВП: полости сред разделены теплопередающей поверхностью, греющая среда обычно подается в трубное пространство, нагреваемая – внутрь трубок. Достоинства: давление сред не влияют друг на друга Недостатки: а) температура нагреваемой среды несколько ниже температуры греющей среды, поэтому тепловая энергия греющего пара используется менее полно;б) возникает проблема возврата конденсата греющего пара в контур; в) необходимо рассчитать расход, чтоб не переохладить КГП (удельная теплота конденсации пара значительно больше удельной теплоты получаемой за счет охлаждения КГП, поэтому эффект за счет дополнительно охлаждения конденсата – небольшой вклад в баланс энергий).

Зону переохлаждения конденсата называют охладителем дренажа (ОД). Бывает встроенный или в выносной конструкции. В ПНД выносная – позволяет иначе скомпоновать теплопередающую поверхность ОД и увеличить скорость теплообменивающихся сред, чтоб увеличить коэффициент теплопередачи и как вследствие - теплоотдачи в ОД. В ПВД встроенная конструкция – т.к. сложная конструкция под высоким давлением. Целесообразность применения ОД: удельная теплота конденсации пара (скрытая теплота конденсации r) значительно больше удельной теплоты получаемой за счет охлаждения КГП, поэтому эффект за счет дополнительно охлаждения конденсата – небольшой вклад в баланс энергий, но все же вклад есть, что заставляет нас задумываться об установке на ЯЭУ АЭС ОД.