Kritický stav jaderného reaktoru Václav Obrtlík, Tomáš Svoboda, Helena Brandejská, Helena Picmausová

O čem to bude Co je to kritický stav jaderného reaktoru? Přemoderovat nebo podmoderovat a jak? Výpočet relativního výkonu proutku Vlastní návrh palivového souboru

Jaderný reaktor Štěpný materiál - 235U Ze štěpení vznikají 2-3 neutrony o energii 2 MeV Neutrony jsou na jádrech moderátoru zpomaleny na energii 0,025 eV Pomalé neutrony štěpí další jádra 235U Energie ze štěpení se chladivem přenáší sekundární vodě, vznikající pára expanzí na turbíně vyrábí elektrickou energii

Palivový soubor Tableta UO2 Proutek tablety v zirkoniové trubce Palivové proutky jsou uspořádány ve čtvercové nebo šestiúhelníkové mříži Základní jednotka aktivní zóny

Koeficient násobení Podíl počtu neutronů ve dvou po sobě jdoucích generacích podle k: nadkritický k > 1 kritický k = 1 podkritický k < 1

Ideální poměr paliva a moderátoru Podle poměru rozlišujeme stavy: Ideální moderace - koeficient násobení je maximální Podmoderovaný - moderátoru je méně než v ideálním případě Přemoderovaný - moderátoru je více než v ideálním případě Proč podmoderovaný reaktor? V aktivní zóně může vzniknout lokální var  ubývá moderátor  klesá koeficient násobení a štěpná řetězová reakce se utlumuje

Co jsme počítali Změna poměru mezi palivem a moderátorem byla simulována změnou kroku reaktorové mříže Sledovali jsme vliv změny množství moderátoru na koeficient násobení Krok mříže se měnil v rozmezí 1 – 5,4 cm Ideální moderace – maximální koeficient násobení – krok mříže 1,8 cm

Výpočet relativního výkonu proutku Relativní výkon proutku: Podíl výkonu proutku a střední hodnoty výkonů všech proutků Důležitý provozní faktor Cílem je hodnota co nejblíže 1 Snaha zhodnotit závislost max rel. výkonu na obohacení Navrhnout palivový soubor s nižší hodnotou

Jak jsme postupovali Testovali jsme palivové články s obohacením 2,5 - 5% Zjistili jsme, že s rostoucím obohacením roste hodnota relativního výkonu Ta je nejvyšší v rozích, při okrajích je zvýšená Okraje souborů jsou lokálně přemoderováné, i přes celkové podmoderování souboru Snahou je omezit lokální zvýšení relativního výkonu použitím profilovaných palivových článků

Vlastní profilovaný soubor

Reálný profilovaný soubor Reálný palivový soubor se středním obohacením 3,8% Reálný palivový soubor se středním obohacením 4,8%

Závěr Na provoz reaktoru má vliv mnoho faktorů Např.: krok mříže Ideální krok je 1,8 cm Z bezpečnostních důvodů se volí hodnota menší a reaktor se provozuje v podmoderovaném stavu Za účelem snížení max. hodnoty relativního výkonu jsme navrhli několik profilovaných palivových souborů Všechny získané hodnoty max. relativního výkonu byly vzájemně porovnány

Děkujeme za pozornost