Расчет удельных значений тепловыделения по длине технологического канала (стр. 91 книга, стр.25 лк)

В предположении того, что максимумы энерговыделения по высоте и радиусу активной зоны (АЗ) реактора совпадают и соответствуют положению центра A3 (z = 0, r = 0), тогда максимальное значение объёмной плотности тепловыделения в топливе определяется соотношением:

где z и r – осевая и радиальная координаты, соответственно, N – тепловая мощность реактора, n ТК – число рабочих технологических каналов (ТК), n ТВЭЛ – число тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) в тепловыделяющей сборке (ТВС), R ТТ – радиус топливной таблетки (ТТ), H аз – высота активной зоны, kv – коэффициент неравномерности энерговыделения по объёму активной зоны.

Коэффициент kv определяется произведением коэффициентов неравномерности по высоте k z и по радиусу k r активной зоны:

где R аз – радиус активной зоны, δ эф – эффективная добавка. Значение δ эф в первом приближении можно положить равным значению длины миграции в материале отражателя. Максимальное значение линейной плотности тепловыделения определяется соотношением:

в предположении, что тепловой поток в осевом направлении пренебрежимо мал по сравнению с таковым в радиальном направлении. В этом же предположении максимальное значение поверхностного теплового потока определяется соотношением:

Следует различать тепловую мощность реактора (или среднюю мощность) N и максимально допустимое значение мощности N max, определяемое теплотехническим пределом надёжной эксплуатации. Тогда коэффициент неравномерности по объему АЗ можно записать как

При регламентном изменении мощности реактора с уровня N 1 на уровень N 2, которое сопряжено с изменением значения k v от kv 1 до kv 2, новый уровень мощности не должен превышать значения:

Для реакторов типа ВВЭР и РБМК коэффициент k v определяется соотношением:

где коэффициент k E учитывает кассеты с различным обогащением или различной глубиной выгорания топлива, k ТВС – неравномерность энерговыделения по ТВС, k мех неравномерность теплового потока из-за технологических допусков на изготовление ТВЭЛов, неточности расчётных методик, перераспределения расходов и т. д., k мощ – отклонения мощности, давления, температур, расхода; kпогл – неравномерность, обусловленная наличием подвижных компенсаторов реактивности (КР) в активной зоне реактора.Типичные значения коэффициентов в реакторах ВВЭР-1000 и РБМК-1000 в начале топливной кампании [6].

Расчёт значений q v, q l и q по высоте наиболее энергонапряжённого (центрального) технологического канала. Пространственное распределение тепловыделения описывается произведением двух функций (косинус – по высоте, функция Бесселя – по радиусу) [9]:

При расчёте технологический канал разбивается на участки, нумерация которых начинается от участка входа теплоносителя. Количество участков произвольно, но с целью уменьшения погрешностей расчёта не должно быть менее 10. В общем случае, обозначим через I количество участков (чётное число). В этом случае индекс «1» соответствует входному участку, индекс «I» – выходному. Индексы «I /2» и «I /2+1» – участкам, граница между которыми соответствует координате z = 0. Для центрального ТК координата r = 0 и, следовательно

Непрерывное косинусоидальное распределение по высоте заменяется кусочным. То есть, предполагается, что в пределах определённого участка ТК значения qv, ql и q неизменны и соответствуют координате, совпадающей с серединой участка:

где i – индекс, соответствующий участку. Полагая длину всех участков ТK одинаковой, получим:

здесь ∆ zi – длина любого участка (i =1, I). Таким образом, координаты, соответствующие середине участков, определяются соотношениями: для случая подвода теплоносителя снизу A3

Таким образом, для определения значений qvi, qli и qi (i =1, I) достаточно провести расчёт для половины участков и воспользоваться фактом симметрии распределения относительно координаты z = 0.