Home >Technology >PWR POISONED REACTOR WITH XENON-135 and SAMARIUM-149

PWR POISONED REACTOR WITH XENON-135 and SAMARIUM-149

Date post:11-Nov-2014
Category:
View:304 times
Download:4 times
Share this document with a friend
Description:
Nuclear Study
Transcript:
  • 1. UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETI FACULTATEA DE ENERGETIC SPECIALIZAREA ENERGETIC I TEHNOLOGII NUCLEARE Efectul otrvirii cu produse de fisiune la un reactor nuclear PWR, Pt = 3000 MWt Conductor proiect: Prof. Dr. Ing Nicolae Mihilescu Absolvent: Oboroc Serghei
  • 2. Cuprins: CAPITOLUL I - Calculul otrvirii cu Xe i Sm la un reactor de tip PWR stabilirea geometriei reelei zonei active alegerea materialelor de structur determinarea pasului optim al reelei pentru obinerea factorului de multiplicare optim, n mediu infinit, n stare rece calculul termic al reactorului nuclear regimul de temperaturi n elementul combustibil calculul fizic la cald al reactorului nuclear factorul de multiplicare n mediu finit la cald calculul zonei active CAPITOLUL II - Utilizarea programrii dinamice pentru optimizarea efectului otrvirii cu xenon Ecuaia fundamental a programrii dinamice Algoritm de rezolvare a problemelor prin programare dinamic
  • 3. CAPITOLUL I Calculul otrvirii cu Xe i Sm la un reactor de tip PWR Date de intrare: Filiera: PWR Puterea termic a reactorului: Pt=3000*106 watt Tip combustibil: UO2 mbogire: r=3.5% Temperatura de intrare a agentului de rcire n ZA: tARi=265C Temperatura de ieire a agentului de rcire din ZA: tARe=315C Moderatorul: Materialul din care este realizat teaca: H2O Oel INOX
  • 4. Calculul fizic la cald al reatorului nuclear Factorul de multiplicare n mediu finit, la cald n urma calculelor efectuate se obine factorul de multiplicare, n mediu finit, la cald : k. := k cor 2 1 + L 2 B 2 1 + Bg. mod g. mod = 1.409 unde: kinf = factorul de multiplicare n mediu infinit, la rece Lmod = lungimea de difuzie a moderatorului Bg = Buckling-ul geometric mod = vrsta termic a moderatorului
  • 5. Otrvirea cu Xenon i Samariu a) Otrvirea reactorului cu Xenon: Xenonul este un element instabil i concentraia sa dup oprire este dat de funcia:
  • 6. Aportul de reactivitate negativ introdus de Xenon, dup oprirea reactorului, are expresia:
  • 7. Timpul, de la oprire, dup care concentraia de Xenon este maxim, este dat de relaia: Rezult: tmax = 8.3526 ore
  • 8. b) Otrvirea reactorului cu Samariu Variaia reactivitii negative, introduse de Samariu, n timp, dup oprirea reactorului, are forma:
  • 9. Reactivitatea reactorului, n regim staionar, lund n considerare doar otrvirea cu Xe i Sm este:
  • 10. CAPITOLUL II Programarea dinamic n 1953, matematicianul american Richard Bellman publica o carte cu titlul Dynamic Programing.
  • 11. Utilizarea programrii dinamice pentru optimizarea efectului otrvirii cu Xenon Esteotehnicdeproiectareaalgoritmilorpentrurezolvarea problemelorcarepotfidescompusensubproblemecarese suprapunpoatefiaplicatproblemelordeoptimizarecareau proprietateadesubstructuroptim Particularitateametodeiconstnfaptulcfiecaresuproblem esterezolvatosingurdatiarsoluiaeiestestocat(ntr-o structurtabelar)pentruaputeafiulteriorfolositpentru rezolvareaproblemeiiniiale. PDafostdezvoltatdectreBellman nanii50cametodgeneraldeoptimizareaproceselorde decizie. nprogramareadinamiccuvntulprogramaresereferla planificareinulaprogramarensensinformatic. Cuvntuldinamicsereferlamanierancaresuntconstruite tabelelencaresereininformaiilereferitoarelasolu iilepar iale.
  • 12. Principiuloptimalitii O strategie are proprietatea c, oricare ar fi starea iniial i decizia iniial, deciziile rmase trebuie s constituie o strategie optim privitoare la starea care rezult din decizia anterioar.
  • 13. Ecuaia fundamental a programrii dinamice Demonstrareacorectitudiniiunuialgoritmdeprogramaredinamic,seface aacumrezultidinprincipiuloptimalitii,prininduc iematematic.
  • 14. Algoritm de rezolvare a problemelor prin programare dinamic EtapaI(iniializare): Pentruoricarearfi definim Etapan: Sedefinetefuncia aceavaloareavariabilei isenoteazcu nfiecare ncareserealizeazefectivmaximuldinecuaia fundamental. EtapaN: Secalculeaz: Etapafinal(dedeterminareaalocriioptimale ): Componenteleacesteiasedetermindinaproapenaproapedelasfritla nceputastfel: pentru unde
  • 15. Otrvirea cu Xenon i Samariu i efectele sale asupra funcionrii reactorului nuclear Xenonul-135 i samariul-149 sunt principalele produse de fisiune care prezintinteres. Xenonul-135 i samariul-149 apar prin dezintegrarea - a unor elemente produsedirectlafisiuneianumeTe-135iNd-149. a-schemadedezintegrarepentruXe-135 b-schemadedezintegrarepentruSm-149
  • 16. Ecuaiile cinetice ale reactorului otrvit a. Ecuaia de Xenon b. Ecuaia de Iod unde: X(t) concentraia de xenon-135, n nuclee/cm3; I(t) concentraia de iod-135, n nuclee/cm3; X randamentul relativ de apariie a xenonului produs prin fisiune; I randamentul relativ al iodului produs prin fisiune (I=0.056); f seciune macroscopic de fisiune a combustibilului, n cm-1; fluxul mediu de neutroni termici, n neutroni/cm2sec; I constanta de dezintegrare a iodului, n sec-1 (I=2.9x10-5 sec-1); X consanta de dezintegrare a xenonului, n sec-1 (X=2.1x10-5 sec-1) X seciunea macroscopic de absorie a xenonului pentru neutronii termici, n barni sau cm2 (X=3.5x106 barni=3.5x10-18 cm2)
  • 17. Programarea dinamic i criteriul minimax aplicabile la reactoarele nucleare Problema principal este de a gsi programul de control al opririi reactorului nuclear, care are ca rezultat minimizarea maximului concentra iei de Xenon care apare dup oprire. Vom utiliza n studierea acestei probleme criteriul func ional minimax. Acest tip de probleme este tratat destul de greoi utiliznd numai calculul variaional clasic. Apelnd la programarea dinamic vom ob ine un algoritm de calcul care ne va da soluiile problemei studiate. Politicile optimale de control ale concentra iei de Xenon la oprire i anume: 1 - minimizarea maximului concentra iei de Xenon dup intervalul de control (problema (a)); 2 - minimizarea concentraiei de Xenon dup intervalul de control la un timp dat (problema(b)). Se constat faptul c, ambele probleme (a) i (b), sunt exprimate ca o minimizare a funcionalei variabilei de control care este fluxul de neutroni la oprire.
  • 18. Rezultatele de calcul i verificri ale programelor de calcul cu codul XENPROG privind efectul concentraiei de xenon la reactorul PWR N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tabelul 3.4.1 Rezultatele obinute la rezolvarea problemei (a) Concentraia Concentraia Fluxul de Valorile pentru relativ de Xe relativ de iod neutroni relativ tabelele FN 1,25258 0,94933 0 0 1,4205 0,94406 2 1,79E+00 1,6269 0,93877 2 1,90E+00 1,8805 0,93345 2 2,31E+00 2,19195 0,9281 2 2,35E+00 2,32956 0,92774 1 2,01E+00 2,24641 0,93239 0 1,62E+00 2,16251 0,93707 0 1,56E+00 2,07782 0,94176 0 1,52E+00 1,99237 0,94648 0 1,50E+00 1,90614 0,95123 0 1,47E+00 1,81914 0,956 0 1,39E+00 1,73134 0,96079 0 1,32E+00 1,64276 0,96561 0 1,22E+00 1,55338 0,97045 0 1,23E+00 1,46318 0,97531 0 1,18E+00 1,37218 0,98028 0 1,14E+00 1,28036 0,98511 0 1,11E+00 1,18774 0,99005 0 1,08E+00 1,09428 0,99501 0 1,04E+00 1 1 0 2,00E+00 N 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tabelul 3.4.2 Rezultatele obinute la rezolvarea problemei (b) Concentraia Concentraia Fluxul de Valorile pentru relativ de Xe relativ de iod neutroni relativ tabelele FN 2 3 4 5 0,93923 0,46337 0 0 2,17244 1,43586 2 1,77E+00 0,77806 1,50948 0 2,27E+00 0,78671 1,48433 2 2,29E+00 0,93536 1,45778 2 2,44E+00 2,16078 1,43009 2 1,77E+00 0,77189 1,50342 0 2,27E+00 0,75928 1,47796 2 2,27E+00 0,74603 1,45119 2 2,26E+00 0,73209 1,42305 2 2,26E+00 0,71744 1,39347 2 2,25E+00 0,70205 1,36237 2 2,24E+00 0,68586 1,32968 2 2,23E+00 0,66884 1,29531 2 2,22E+00 0,65095 1,25918 2 2,20E+00 0,63216 1,2212 2 2,18E+00 0,61251 1,18127 2 2,16E+00 0,59364 1,13929 2 2,12E+00 0,57786 1,09516 2 2,09E+00 0,60907 1,04877 2 2,05E+00 1 1 2 2,00E+00
  • 19. Concluzii Numai utilizarea unui control optim al concentraiei de xenon poate conduce la economii importante de combustibil, fapt deosebit de important n cazul reactoarelor energetice de mare putere. Singura posibilitate eficient de a minimiza efectele otrvirii cu xenon este de a gsi programe pentru un control optim al fluxului de neutroni la oprirea reactorului, rezultatul aplicrii acestor programe fiind o minimizare a maximului concentra iei de xenon. Dac nu se utilizeaz programe optimale de control la oprirea reactoarelor nucleare cu fluxuri mari de neutroni, cantitatea de combustibil adiional necesar pentru o repornire imed
Popular Tags:
Embed Size (px)
Recommended