第6章柵格非均勻效應(yīng)與均勻化群常數(shù)計(jì)算-資料下載頁
2024-09-28 15:51本頁面
【導(dǎo)讀】臨界計(jì)算的前提是精確地確定多群擴(kuò)散方程的系數(shù),反應(yīng)堆是非均勻反應(yīng)堆。算帶來更大困難。勻柵格均勻化群常數(shù)計(jì)算?；瘎┲瞥赦欫}溶液。非均勻堆中，把燃料集中制成塊狀，如圓柱體、環(huán)形、球。常見的柵格結(jié)構(gòu)有正方形和六角形柵格：。熱中子主要被燃料核吸收，形成從慢化劑向燃料塊熱中子流。使熱中子利用系數(shù)減小，燃料得不到充分利用，非均勻堆缺點(diǎn)。共振中子通量密度分布下降非常急劇。更大的機(jī)會(huì)在慢化劑中直接慢化成熱中子而不發(fā)生共振吸收。非均勻柵格內(nèi)的中子通量密度分布是不均勻的。屏效應(yīng)對(duì)熱中子吸收不利，但卻對(duì)逃脫共振吸收有利。幾率而引起U238的裂變，使得燃料中快中子增殖效應(yīng)增大。數(shù)的變化,通常叫做非均勻效應(yīng)。非均勻堆中子通量密度分布整體分布加精細(xì)分布。實(shí)際計(jì)算中，非均勻堆等效為均勻反應(yīng)堆，而所得能譜和。均勻處理是不夠的，還要以燃料組件為單位進(jìn)行均勻化處理，由程為單位量度的距離。因而，空間任意點(diǎn)的中子通量密度為：
【正文】 實(shí)際柵格中相鄰燃料棒間的相互影響， 增大中子和燃料核碰撞與被共振吸收的 概率。這種相互影響叫 互屏（丹可夫）效應(yīng)： 丹可夫效應(yīng)示意圖 考慮到丹可夫效應(yīng)，實(shí)際上 PF*＜ PF0， PF*的計(jì)算非常 復(fù)雜，只能通過數(shù)值方法得到。 丹可夫效應(yīng)通常引入一個(gè)丹可夫修正因子 Γ 來考慮 。其 物理意義相當(dāng)于 實(shí)際柵格中燃料棒的中子首次飛行逃脫 概率較孤立棒的減小。 在實(shí)際柵格有效共振積分計(jì)算中，只須用 PF*替代 PF0， 或 在（ 642）和（ 643）中將 代替 ，便可得到實(shí)際 柵格的有效共振積分。 ???? lP FtF ,*11e?? e? 溫度對(duì)共振吸收的影響 隨燃料溫度的升高 ,由于多普勒展 寬 ,共振峰的峰值截面降低。從而 使共振吸收隨溫度而增大。這是 有 “能量自屏” 和 “空間自屏” 所 造成。 “能量自屏”效應(yīng) 溫度升高后 , σ 02σ01 使分母減少，從而 l Dli 。 雖然多普勒效應(yīng)使截面峰值降低了，但因能量自屏效應(yīng)減 弱，總的效果使共振吸收增加了。 )1(,01101eFpiiEEI????????)1(,02202eFpiDEEI????????溫度對(duì)共振吸收的影響 “ 空間自屏”效應(yīng) 多普勒效應(yīng)對(duì) 空間自屏影響同 樣使非均勻堆的 共振吸收增加。 燃料溫度升高，由于多普勒效應(yīng)，能量自屏及空間自屏效應(yīng) 減弱， 共振吸收增大 ，從而使有效增殖因子和反應(yīng)性減小， 反應(yīng)性效應(yīng)為負(fù)。這一現(xiàn)象對(duì)反應(yīng)堆的動(dòng)態(tài)過程和安全運(yùn)行 非常重要。 多普勒效應(yīng) 共振區(qū)群常數(shù)的計(jì)算 有效共振積分重要的應(yīng)用是用于多群常數(shù)計(jì)算 。共振區(qū) 宏觀吸收截面分為兩部分，即：弱吸收部分及強(qiáng)吸收部分： 其中： 為截面隨能量緩慢變化的弱吸收部分，弱吸收 部分由多群常數(shù)庫給出， 為強(qiáng)吸收部分，若燃料中只含 有單一吸收劑，有 Δ ug為以勒為單位的能群寬度， 上式是共振能區(qū)吸收劑的 g 能群共振吸收截面的計(jì)算公式。 grgaga v , )1( ?????)1(, vga?gr,?39。,eFpgggFgr IuIN??? ?????*有效共振積分的半經(jīng)驗(yàn)公式 有效共振積分的計(jì)算非常復(fù)雜，有時(shí)可以用經(jīng)驗(yàn)公式簡(jiǎn)單 確定。對(duì)于非均勻柵格，有效共振積分的半經(jīng)驗(yàn)公式為： 對(duì)于金屬鈾 ，對(duì)于二氧化鈾 通過實(shí)驗(yàn)還有如下有效共振積分半經(jīng)驗(yàn)公式： 對(duì)金屬鈾 a=。 b=, 對(duì)于二氧化鈾 a=。 b= MSbaI F?~MSI ?? MSI ??21???????? MSbaI F 柵格幾何參數(shù)的選擇 柵格重要幾何參數(shù) : 燃料塊的厚度、半徑 (d)和柵距 (h)。 h/d 決定了柵元中慢化劑核和燃料核數(shù)目之比 ，也決定了中子 被慢化的程度。對(duì)給定燃料和富集度，改變這些參數(shù)，將改 變系統(tǒng)的 keff。 以壓水堆為例：燃 料和慢化劑體積比 VH2o/VUo2發(fā)生變化 時(shí)，柵格的無限增 殖因數(shù) k∞將發(fā)生 變化。 鈾 –水柵格增殖因數(shù) 與 (NH/NU)的關(guān)系 （ a） p， f與 的關(guān)系；（ b） 與 的關(guān)系 ?VH2o/VUo2增加，逃脫共 振俘獲概率 p增加，所 以 k? 增加。 ?同樣 VH2o/VUo2增加，柵 元中慢化劑含量增加， 中子被慢化劑吸收的份 額增加，所以熱中子利 用系數(shù) f下降， k? 下降。 兩種效應(yīng)相互作用的結(jié)果使 k? 與 VH2o/VUo2變化曲線上存在 一個(gè)極大值。 在給定燃料富集度和慢化劑材料的情況下，存 在著使柵格的 k?達(dá)到極大值或臨界體積為極小的柵格幾何參 數(shù)，這樣的柵格叫 最佳柵格。 k?極大值左側(cè)的柵格稱為慢化不足柵格，右側(cè)的柵格稱為 過分慢化柵格。從安全角度要求，壓水堆 VH2o/VUo2的設(shè)計(jì)和 運(yùn)行必須在欠慢化區(qū)。這樣當(dāng)水溫升高時(shí)，水的密度下降 VH2o/VUo2減少， k?下降，反應(yīng)堆才是安全的。 鈾 –水柵格增殖因數(shù) 與 (NH/NU)的關(guān)系 （ a） p， f與 的關(guān)系；（ b） 與 的關(guān)系 所有的壓水堆的柵格都是 運(yùn)行在慢化不足的情況下， 因?yàn)槁蛔愕膲核丫哂? 負(fù)的反應(yīng)性溫度系數(shù)。 壓水堆都采用改變?nèi)芙庠? 水中的硼酸的濃度的方法來 補(bǔ)償燃料的燃耗和裂變產(chǎn)物 中毒所引起的反應(yīng)性損失。 改變?nèi)芙庠谒械呐鹚釢舛瓤梢愿淖冏罴褨鸥裰?，一個(gè)在含 硼濃度較低的慢化不足的柵格，當(dāng)可溶硼濃度增加時(shí)可能變?yōu)檫^分慢化柵格，成為具有正反應(yīng)性溫度系數(shù)的反應(yīng)堆。為避免這種情況，對(duì)給定堆芯，通常有一個(gè)最大允許硼濃度，此時(shí)反應(yīng)堆仍為慢化不足柵格。 不同硼濃度時(shí)鈾水柵格的增殖因數(shù) 與 的關(guān)系
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