Расчёт отравления ядерного реактора ксеноном

Задание

Используя данные курсового проекта определить:

1) Равновесные концентрации Xe135 и I135;

2) Динамику изменения концентраций Xe135 и I135;

3) Потери реактивности при отравлении.

Определение исходных параметров Параметры ядерного реактора, рассчитываемого в курсовом проекте, сведены в таблице 1.

Таблица 1 — Параметры ЯР

В таком реакторе средняя плотность потока тепловых нейтронов определяется по формуле где N — тепловая мощность ЯР, кВт, ?f — микроскопическое сечение деления U235 (=582 барн), Vа.з. — объем активной зоны, м3. Подставляя известные значения получим Начальные концентрации Xe135 и I135 принимаются равными 0, постоянные распада и сечения поглощения приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Ядерно-физические характеристики Xe135 и I135

Равновесные концентрации Xe135 и I135

Равновесная концентрация I прямо пропорциональна мощности ЯР (плотности потока нейтронов) Стационарная концентрация Xe определяется равновесием между скоростью прибыли Xe из распадающегося I и непосредственно как осколка деления и скоростью убыли при поглощении нейтронов и радиоактивном распаде Подставляя значения среднего потока получим:

Динамика изменения концентраций Xe135 и I135

Изменение концентраций Xe135 и I135 описывается системой дифференциальных уравнений. Решение этой системы позволяет определить концентрацию нуклида в любой момент времени.

Решение системы выглядит следующим образом:

Графики изменения концентраций Xe135 и I135 изображены на рисунках 1 и 2.

Потери реактивности

Оценка потери реактивности вследствие отравления ксеноном рассчитывается по следующей формуле:

Используя закон изменения концентрации Xe получили график потери реактивности (рисунок 3).

Рисунок 1 — Изменение концентраций Xe135 и I135 в течение суток Рисунок 2 — Изменение концентраций Xe135 и I135 в течение недели Рисунок 3 — Изменение потери реактивности в результате отравления Xe135 в течение первых двух суток Вывод

ядерный реактор нейтрон ксенон

В ходе выполнения индивидуального домашнего задания были определены концентрации равновесного отравления Xe135 и I135. На основании решения системы уравнений, описывающих цепочку распада I135 построены графики изменения концентраций Xe135 и I135 и потерь реактивности в результате отравления. Из графиков видно, что концентрация ксенона, и соответственно величина потери реактивности, достигают стационарного положения через 105 секунд после начала работы ЯР на мощности. Максимальное значение потери реактивности составляет 0,04.