核反应堆安全分析330页.ppt

第三章 核反应堆瞬态分析基础 ? 反应堆瞬态 ? 点堆动态方程 ? 反应性反馈机理 ? 反应堆动力学模型 3.1 反应堆瞬态 ? 反应堆瞬态 是相对于 稳态 而言的，是指 反应堆倍增因子 k 或 反应性 ? 变化时，中子通量或功率随时间的变化特性 。 ? 导致反应性变化的因素： – 在 正常工况 时， 反应堆的启动、功率提升、停堆、中毒与燃耗等。 – 在 事故工况 时 , 控制棒误动作、冷却剂流量丧失等。 单位 ： pcm ? 5 10 1 ? ? ? K pcm 反应性与有效增殖因子 ? 有效倍增因子 ： 表示中子量的增殖比 ? 反应性 ： 率 ＋反应堆内中子的泄漏 反应堆内中子的吸收率 反应堆内中子的产生率 ＝ 上一代产生的中子数 新一代产生的中子数 ? eff k eff eff k k 1 ? ? ? 次临界 临界 超临界 有效增殖因子 k eff 1 = 1 1 反应性 ? 0 = 0 0 动态方程的一般形式 中子密度变化率 = 中子产生率－中子吸收率－中子泄漏率 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? t r t r D t r t r t r S t r S t r N t a e f , , , , , , , ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ：空间某位置与某时刻的中子密度； ：裂变中子源项，包括 瞬发中子 和 缓发中子 ； ：外中子源项； ：宏观吸收截面； ：扩散系数； ：中子通量。 ? ? t r N , ? ? ? t r S f , ? ? ? t r S e , ? ? ? t r a , ? ? ? ? t r D , ? ? ? t r , ? ? 单群化处理 单能 多群 瞬发中子和缓发中子 ? 中子在裂变过程中的释放功能 – 瞬发中子 – 缓发中子 对控制起关键作用 ? 瞬发临界 – 仅靠瞬发中子可以维持临界并有余 – 由于中子寿命短，功率暴涨 ? 中子寿期 l 中子 产生 ? 慢化 ? 扩散 ? 被 吸收 的 平均时间 瞬间释放出的中子，压水堆占 99% ；中子寿命约为 10 -14 s 缓期释放出的中子，压水堆占 0.65% ；中子寿命约为 0.08s ? ? ? ? 缓发中子份额 ? ? l ? ? n ? ? 点堆动态方程的形式 ? 关于点堆动态方程： ? 反应堆动态方程中， 中子通量 ? 和 先驱核浓度 C 都是 时间 - 空间的函数 ； ? 作为近似，假设 ? 与 C 可写成 时间和空间变量相分离 的两个函数之积。 ? 单一形状因子 ：瞬态工况发生之前的中子通量空间分布函数。 ? 中子通量 与空间位置无关的 这种模型称为 点堆动态模型 ， 以下方程称为 点堆动态方程 ： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? t S t C t P t l t k t t d t dP e i i i ~ 1 1 6 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? . 6 , , 2 , 1 , ? ? ? ? i t C t P t l t k t t d t d C i i i i ? ? 点堆动态方程的局限性 ? 一系列假设： ? 单一能量的单群中子扩散； ? 数学上认为中子通量可按时空变量分离； ? 物理上取与时间无关的形状因子，等等。 都制约了对方程的使用： ? 单一中子能量模型 忽略了缓发中子与瞬发中子之间能量上的明 显差别 ； ? 单一空间形状因子 仅在偏离临界状态不远、渐近周期、瞬态过 程变化缓慢等情况下较准确 ； ? 点堆动态模型 不能给出与空间有关的通量变化 ，而当堆内出现 快速变化的瞬态扰动时，空间效应变得十分强烈； ? 点堆动态方程在处理功率运行下与时间有关的问题时， 必须考 虑反应性反馈 。 9.5% 的 ； t =0 ? 0.01s 内， 线 性 引入