Речь

1 слайд: Добрый день, уважаемые председатели дипломной комиссии, я студент 6-ого курса Колегаев Виталий Сергеевич, хочу представить вам дипломную работу на тему: Усовершенствованные методики регулирования распределения энерговыделения активной зоны реакторов ВВЭР.

2 слайд:    В настоящее время Атомная энергетика – один из наиболее важнейших секторов экономики.

Динамичное развитие отрасли является одним из основных условий обеспечения энергонезависимости государства и стабильного роста экономики страны.

Проектирование ядерных энергетических установок невозможно без проведения всестороннего моделирования процессов, которые будут происходить во всех элементах как первого контура, так и АЭС в целом.

       Научная новизна предлагаемой тематики базируется на принципах применимости математического моделирования в борьбе с ксеноновыми колебаниями при регулировании распределения энерговыделения по активной зоне реактора.

3 слайд:Целью работы является моделирование ксеноновых процессов в ядерном реакторе, а так же процессов подавления ксеноновых осцилляций посредством усовершенствованных алгоритмов.

     Методом исследования было выбрано компьютерное моделирование переходных процессов в реакторе типа ВВЭР на базе программного комплекса Mathcad.  

4 слайд: Процесс моделирования ксеноновых колебаний зачастую организуется на базе сложных и высокоуровневых ПО, но модель точечной кинетики является наиболее наглядной и простой и до сих пор используется при рассмотрении процессов в ядерном реакторе.

5 слайд: Во время работы реактора возникает неравномерность распределения температур, мощностей, а так же концентраций некоторых нуклидов ввиду технологических неточностей при монтаже и проектировании, отличии нуклидного состава от расчетного и неравномерности нейтронного потока, поэтому в реакторах ВВЭР для борьбы с неравномерностью используется:

- применение эффективных отражателей нейтронов, расположенных вокруг активной зоны, позволяющих уменьшить утечку нейтронов и тем самым выровнять распределение плотности потока тепловых нейтронов.

- профилирование топлива по активной зоне: изменение концентрации (обогащения) делящегося нуклида по радиусу активной зоны.

- профилирование твердого выгорающего поглотителя: расположение его по радиусу и высоте активной зоны

- выбор ОР СУЗ в таком количестве и такой эффективности, чтобы при работе на мощности их расположение вызывало минимальное искажение энерговыделения;

- применение жидкого выгорающего поглотителя. Для реакторов ВВЭР используется раствор борной кислоты.

6 слайд: Необходимость моделирования ксеноновых колебаний связана с тем, что процессы отравления ксеноном непосредственно оказывают влияние на реактивность, следовательно на мощность и температуру как во всем реакторе, так и в отдельных участках. При этом возможны случаи, когда реактор находится в критическом состоянии, но ввиду неравномерности распределения концентрации ксенона происходит локальный перегрев твелов, что влияет на надежность работы реактора. 

7 слайд: Одним из методов борьбы с такими колебаниями является метод трех осевых оффсетов, заключающийся в определении временных промежутков регулирующих воздействий, которые находятся на основе эллиптической оффсет-оффсетной диаграммы. Данная методика исследовалась в Японии и уже несколько лет практикуется на действующих реакторах под давлением.

8 слайд: На данном слайде представлена оффсет-оффсетная диаграмма процесса глушения ксеноновых колебаний.

Сперва по закономерностям представленным в пояснительной записке на страницах 85-95 определяется текущее положение реактора на диаграмме.

Если разность величин йодного и ксенонового оффсета  больше нуля и ниже главной оси, необходимо воздействие, в ходе которого изменение мощностного оффсета  будет таким, что текущее положение колебаний перейдет в точку выше главной оси эллипса (кривая D-E).

Если разность величин йодного и ксенонового оффсета меньше нуля, необходимо воздействие, в ходе которого изменение оффсета  будет таким, что текущее положение колебаний перейдет в точку  ниже главной оси эллипса (кривая B-C).

Далее необходимо ждать, пока текущее положение реактора на диаграмме не приблизится к оси X.

При значениях  близких к нулю и при условии, что в настоящее время состояние реактора соответствует точке диаграммы, находящейся над главной осью эллипса  необходимо ввести такое подавляющее воздействие , которое приведет к равенству оффеста по ксенону и по мощности.

Таким образом после двух дополнительных управляющих воздействий осцилляции ксенона прекращаются.

9 слайд: Используя данные алгоритмы, на основе модели двухточечного реактора была поставлена задача смоделировать подавление осцилляций ксенона. Стоит так же кратко рассказать про двухточечную модель ЯР, суть которой заключается в рассмотрении двух половин реактора в качестве отдельных реакторов, связанных между собой величинами вероятности обмена нейтронами и времени переноса тепловых нейтронов. Для каждой половины реактора записывалась система уравнений для мощности, температуры топлива, теплоносителя, концентраций йода и ксенона. Вся система уравнений представлена в пояснительной записке на страницах 65-66.

10 слайд: Моделирование проводилось в программной среде маткад, и в качестве примера на данном слайде представлены процессы колебаний мощности и концентраций ксенона, возникающих в результате инициированного воздействия ОР СУЗ.

11 слайд: На следующих трех слайдах представлено моделирование процессов подавления колебаний ксенона в виде графиков мощностей верхней и нижней половин реактора, избытков температур и концентраций ксенона.

12 слайд: Избытки температур

13 слайд: Концентрации ксенона

14 слайд: Варьирование начальных параметров происходило в широком диапазоне величин, некоторые результаты которого представлены на рисунках 43 - 63 пояснительной записки.

Для наглядности того, что подавление колебаний оказывает значительный эффект, на следующих двух слайдах продемонстрированы графики мощностных оффсетов в ходе моделирования колебаний ксенона при начальных параметрах мощности 104% от номинальной и значении температурного коэффициента реактивности -6*10^-5. В частности, здесь вы видите график оффсета при условии отсутствия подавляющего воздействия.

15 слайд: А на этом слайде показан график при наличии подавляющих воздействий (путем ввода ОР СУЗ в верхнюю половину реактора и борного концентрата в обе половины)

Подводя итоги проделанных экспериментов, можно утверждать, что данная модель наглядно показывает ксеноновые процессы, происходящие в ядерном реакторе, а так же позволяет смоделировать процессы их глушения как на разных уровнях мощности, так и в различные моменты топливной кампании. Если подобные процессы можно моделировать, то их так же можно оптимизировать исходя из результатов для улучшения экономической и эксплуатационной составляющей работы реактора.

16 слайд: Проведенные численные эксперименты по моделированию подавления осцилляций ксенона на основе усовершенствованных методик регулирования энергораспределения по активной зоне реактора показывают, что данные методики позволяют уменьшить как амплитуду, так и длительность этих колебаний. 

17 слайд: Благодарю за внимание, буду рад ответить на возникшие вопросы!