Введение 3
Постановка задачи 5
1 Определение стационарного нейтронного поля. Основные
функцианалы 6
1.1 Основные характеристики нейтронных процессов в ядерном
реакторе 6
1.2 Плотность нейтронов, поток и уровни реакций 7
1.3 Уравнение переноса нейтронов нейтронов 8
1.4 Закон Фика 10
1.5 Уравнение диффузии 11
1.6 Основные функционалы 12
2 Изменение изотопного состава активной зоны реактора 16
2.1 Изменение изотопного состава делящихся материалов в реакторе 17
2.2 Зашлаковывание и отравление 18
3 Программа расчета 20
4 Результаты 22
Заключение
Литература
К современной ядерной энергетике МАГАТЭ выработало следующие 4 требования:
1. неограниченность запасов сырья;
2. приемлемый уровень экологического воздействия;
3. нераспространение ядерного оружия;
4. обеспечение естественной безопасности ядерных установок.
На данный момент не существует ядерных реакторов, удовлетворяющих данным требованиям в полной мере. В связи с этим, в последнее время возрос интерес к электроядерным установкам (ЭЛЯУ), которые могут удовлетворять этим требованиям.
Электроядерный метод генерации нейтронов заключается в производстве нейтронов, по средствам облучения нейтронопроизводящих мишеней пучком заряженных частиц, разогнанных до высоких энергий[1]. Впервые идея использования ускорителей для производства нейтронов была предложена Эрнесто Лоренсом и Николаем Николаевичем Семеновым в 1940 году.
Развитие электрояденной технологии ведется по трем основным направлениям [2].
1. создание реакторов повышенной безопасности;
2. трансмутация долгоживущих радиоактивных отходов;
3. бридинг.
В связи с требованиями МАГАТЭ современные ядерные установки должны предотвращать развитие аварийных ситуаций, связанных с ошибками персонала или отказом оборудования. Аварии с наиболее тяжелыми последствиями связаны с возникновением неконтролируемой цепной реакции. В ЭЛЯУ используется подкритический реактор , что позволяет исключить возможность серьезной аварии. Необходимая концентрация нейтронов достигается за счет электроядерного источника, что способствует значительно снизить время остановки реактора.
Трансмутация представляет собой превращение долгоживущих радионуклонов в короткоживущие или в стабильные изотопы, по средствам облучения их нейтральными или заряженными частицами. Однако использование нейтронов менее энергозатратно и более эффективно.
Преимущество электроядероного бридинга перед бридингом в реаторах- размножителях заключается в большей концентрации свободных нейтронов и отсутствием необходимости поддержания реакции деления. Также в электроядерном методе при генерации нейтрона выделяется гораздо меньше тепла.
Для анализа эффективности подкритического реактора в составе ЭЛЯУ используются следующие основные функционалы нейтронного поля:
1. эффективный коэффициент размножения;
2. коэффициент воспроизводства.
В ходе работы реактора указанные функционалы изменяются во времени, вследствие процессов выгорания топлива и накопления радиоактивных отходов. Поэтому для эффективного управления подкритическим реактором необходимо определять характер этого изменения. В связи с этим данная работа является актуальной.
Постановка задачи
Целью данной работы является определение закона изменения основных функционалов нейтроного поля в подкритическом реакторе ЭЛЯУ, характеризующие размножающие свойства активной зоны, вследствие выгорания топлива и накопления продуктов деления. В связи с этим, необходимо решить следующие задачи:
1. определить основные функционалы нейтронного поля;
2. определить изменение во времени рассматриваемых функционалов на протяжении всей кампании.
В данной работе были определены основные функционалы нейтронного поля в подкритическом реакторе, характеризующие основные свойства активной зоны. Программно был смоделирован процесс работы реактора и найдены зависимости изменения функционалов от времени.
