中国实验快堆反应性温度系数理论分析和试验研究.pdf

《中国实验快堆反应性温度系数理论分析和试验研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中国实验快堆反应性温度系数理论分析和试验研究.pdf（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、?第?卷增刊原子能科学技术?年?月?中国实验快堆反应性温度系数理论分析和试验研究陈仪煜?胡?杨晓燕?范振东?张?强?赵金坤?李泽华?中国原子能科学研究院 中国实验快堆工程部?北京?摘要?利用?程序对中国实验快堆?反应性温度系数进行计算?同时与其他程序计算结果和实验测量值进行比较?反应性温度系数约为?计算结果与实验值吻合较好?升温和降温过程的反应性温度系数测量误差约为?满足试验验收准则?测量结果可校核理论计算结果?同时为?的安全运行和在换料情况下的反应性平衡分析提供参考数据?关键词?中国实验快堆?反应性温度效应?反应性温度系数?程序中图分类号?文献标志码?文章编号?收稿日期?修回日期?作者简介?

2、陈仪煜?男?江西兴国人?助理研究员?硕士?核能科学与工程专业?钠冷快堆是第?代核能系统的优选堆型?可满足核能可持续性发展?安全性?经济性等多方面要求?中国实验快堆?于?年?月?日达到首次临界?年?月?日达到?功率并网发电?并于?年?月?日完成国家科技部?课题验收和项目验收?这标志着我国第一座实验快堆基本建成?为后续开展快堆相关研究提供了一个很好的技术平台?反应性温度系数测量属?阶段试验?它是物理启动中反应性系数测量的试验之一?本文利用?程序对?的反应性温度系数进行计算?并与其他程序和俄罗斯提供的计算结果进行比较?同时与实验测量值进行比较分析?理论分析与计算由于堆内介质温度的变化会引起燃料?结构

3、材料?冷却剂钠密度以及堆芯尺寸的改变?温度的改变也使得燃料的微观截面发生变化?产生共振吸收的?展宽效应?这些变化影响反应堆内的中子平衡?从而引起反应性的变化?这种变化称为反应堆的反应性温度效应?反应堆的温度系数?定义为反应堆等温变化单位温度所引起的反应性变化?即?式中?为温度变化引起的反应性变 化量?为温度变化量?本文对?首炉装载堆芯冷态?到首炉装载热态?的反应性变化进行计算?采用?首炉堆芯的输入参数?几何条件?燃料组件?控制棒组件和反射层组件主要结构特性参见文献?计 算采 用?扩散程序?该程序采用有限差分方法进行三维少群扩散计算?能进行中子通量密度计算?也能进行中子价值计算?可提供反应堆的有

4、效增殖因数?功率分布?中子通量密度分布?控制棒价值?反应性效应?动态参数?扰动计算的结果以及堆内燃料管理?程序在?首次装料过程中得到了很好的验证?外推临界的计算结果与实验数据吻合很好?它的数据库?采用?群中子模型对?的反应性温度系数进行计算?其能群结构列于表?内介质温度的变化对反应性温度效应的影响主要考虑以下几方面因素?堆芯材料密度变化?主要考虑钠冷却剂密度的变化?堆芯温度升高时钠密度减小?使得中子泄漏增加?引入负的反应性?表?群中子能群结构?能群上限能量?下限能量?堆芯几何尺寸变化?主要考虑堆芯径向和燃料组件?钢反射层组件轴向的变化?温度升高?使得堆芯径向?轴向发生膨胀?堆芯几何尺寸变大?快

5、中子不泄漏几率减小?使有效增殖因数变小?引入负的反应性?多普勒效应?堆芯温度变化时?的共振吸收发生变化?同时?的共振吸收和共振裂变也会发生变化?使有效增殖因数发生变化?导致反应性变化?为了更好地计算以上几种效应对反应性温度效应的贡献?当计算某种因素的影响时?假设某?项改变?其他参数与运行工况装载冷态?临界情况相同?计算中的几种假设?如下?计算反应性温度效应中堆芯径向膨胀时?假设堆芯与压力栅板连箱一起均匀膨胀?其线膨胀系数?计算反应性温度效应中堆芯轴向膨胀时?假设燃料棒中燃料芯块的热膨胀与组件钢结构的热膨胀无关?对轴向转换区端面?按线胀系数为?来计算氧化铀的膨胀量?组件盒钢?燃料组件包壳和反射层

6、组件中棒线胀系数为?计算反应性温度效应中钠密度时?假设堆芯膨胀时钠的体积份额不变?钠密度随温度的变化采用公式?增刊?陈仪煜等?中国实验快堆反应性温度系数理论分析和试验研究进行计算?计算?效应时?假设计算模型中各元素以及各区域中温度均从?变化到?用?程序对?反应性温度效应中各组分分别进行计算?计算公式如下?式中?为反应性?为升温前的有效增殖因子?为升温后的有效增殖因子?表?列出?反应性温度效应及其各组分的计算结果?由表?可看出?的反应性温度效应为负?这有利于?的调节和运行安全有自稳定性?计算结果与其他计算结果很接近?种效应均产生负的反应性效应?对于?介质由?等温加热到?的反应性温度效应?从计算结

7、果可看出?钠密度变化和径向膨胀是影响反应性温度 效 应 的 主 要 影 响 因 素?而 轴 向 膨 胀 和?效应的影响很小?表?反应性温度效应及其各组分的计算结果?名称?设计文件?俄方结果?效应?径向膨胀?燃料组件轴向膨胀?钠密度变化?钢反射层轴向膨胀?总的反应性温度效应?实验测量?的反应性温度效应测量是重要的物理试验?其目的是测量?堆芯从?等温加热到实际能达到的最高温度?约?各温度台阶之间由于温度变化所引起控制棒临界棒位的变化?从而得到?反应性温度效应的实验值?本实验采用比刻度法测量?反应性温度系数?比刻度法是指根据两种不同堆芯状态下临界棒位的差别?利用经过刻度的控制棒价值曲线?得到这两种堆

8、芯状态下的反应性差别?进而求出待测的反应性?图?为比刻度法示意图?根据理论计算值得知?反应性温度系数为负?所以升温实验时?每一温度台阶的反应性温度效应为负值?升温和降温总的反应性图?比刻度法示意图?原子能科学技术?第?卷温度效应误差不大于?升温和降温过程应在次临界条件下进行?为尽量减少其他因素的干扰所带来的误差?本实验测量均在核发热开始点以下进行?同时在实验过程中?始终对堆芯进出口钠温进行监测和记录?本试验包括?个温度台阶?的实验?每个实验温度台阶的实验步骤基本相同?详细实验步骤参见文献?某温度台阶实验结束后?使反应堆处于停堆状态?将安全棒?补偿棒和调节棒下插到底?核仪表等恢复到实验前状态?调

9、整一回路钠的流量?根据下一温度台阶的实验安排?决定堆芯出口和钠池温度?理论值与实验值的比较表?列出?反应性温度效应和系数的理论计算值和实验值的比较?从表?可看出?反应性温度效应为负?反应性温度系数为 负 值?理 论 计 算 与 实 验 值 吻 合 较 好?等 温 升 温 过 程?反 应 性 温 度 系 数 约 为?等温降温过程?反应性温度系数约为?反应性温度系数测量实验的验收准则为?反应性温度系数为负值?升温和降温总的反应性温度效应误差不大于?升温和降温的反应性温度系数测 量 误 差 约 为?满 足 实 验 验 收 准 则要求?表?反应性温度效应和系数理论计算值和实验值的比较?类别温度变化范围

10、?温差?反应性温度效应?反应性温度系数?实验?升温?降温?理论计算?俄方?结论利用?程序对?反应性温度系数进行了计算?同时与其他程序计算结果和实验 测 量 值 进 行 了 比 较?结 果 吻 合 较 好?反应性温度系数约为?升温和降温过程的反应性温度系数测量误差约为?满足试验验收准则?测量结果可校核理论计算结果?同时为?的安全运行和在换料情况下的反应性平衡分析提供参考数据?此次使用?程序对?反应性温度系数的理论计算结果表明?程序计算结果与测量结果很接近?程序有较高的计算精度?可为在后续大型商用快堆中的应用提供参考?参考文献?陈仪煜?反应性温度系数测量试验程序?北京?中国原子能科学研究院?谢仲生?反应堆物理分析?北京?原子能出版社?李泽华?中国实验快堆首炉堆芯的稳态物理特性?北京?中国原子能科学研究院?张棣芳?程序用户说明书?北京?核工业核电软件中心?周科源?首次装料和净堆临界方案?计算?北京?中国原子能科学研究院?增刊?陈仪煜等?中国实验快堆反应性温度系数理论分析和试验研究