báo cáo khảo sát dao động offset dọc trục cho lò phản ứng wwer 1000 ở đầu boc và cuối eoc chu trình nhiên liệu sử dụng phần mềm wwer 1000

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  BÁO CÁO KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT DAO ĐỘNG OFFSET DỌC TRỤC CHO LÒ PHẢN ỨNG WWER-1000 Ở ĐẦU (BOC) VÀ CUỐI (EOC) CHU TRÌNH NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG PHẦN MỀM WWER-1000 SVTH: Nguyễn Thị Thanh Tuyền GVHD: ThS Phan Lê Hoàng Sang TS Võ Hồng Hải GVPB: TS Lê Bảo Trân Đặt vấn đề Phân bố không đồng công suất dọc theo chiều cao lõi lò OFFSET DỌC TRỤC Nguyên nhân chế hình thành dao động Offset Các đặc trưng dao động Offset cho lò phản ứng WWER-1000 NỘI DUNG Tổng quan lò WWER Nhiễm độc Xenon dao động Xenon lị WWER-1000 Giới thiệu phần mềm mơ WWER-1000 Khảo sát dao động Offset dọc trục cho lò phản ứng WWER-1000 Tổng quan lò phản ứng WWER WWER (hoặc VVER), Water Water Energy Reactor, loại lò phản ứng áp lực sử dụng nước nhẹ vừa làm chất làm chậm vừa làm chất tải nhiệt WWER Nga thiết kế, công suất từ 440 MW – 1200 MW Lớp bảo vệ Bộ điều áp Bộ sinh Máy phát điện Máy bơm cung cấp Lò phản ứng Máy bơm tuần hồn Bộ ngưng tụ Hình Nguyên lý hoạt động lò phản ứng WWER nhà máy điện hạt nhân [11] [11] http://www.vinamain.com/2013/12/co-ban-ve-cong-nghe-dien-hat-nhan.html Nhiễm độc Xenon Xe135 số sản phẩm phân hạch có thời gian sống ngắn tiết diện hấp thụ neutron nhiệt lớn, gây mát độ phản ứng khơng mong muốn tích luỹ lâu dài  tượng nhiễm độc lò phản ứng Các đặc trưng Xenon [5] Tiết diện bắt neutron nhiệt lớn σXe =2,5×106 b Nhanh đạt đến nồng độ tĩnh, 30h – 40h Gia tăng nhiễm độc sau Làm thay đổi dừng lò độ phản ứng phản ứng [5] Viện lượng nguyên tử Việt Nam – Trung tâm đào tạo hạt nhân (2012), Nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng WWER-1000, Hà Nội Nhiễm độc Xenon Nồng độ I-ốt Xenon xác sau: dNI = pI Σf Φ − λI NI dt 𝐝𝐍 𝐗𝐞 = 𝐩 𝐗𝐞 𝚺 𝐟 𝚽 + 𝛌 𝐈 𝐍 𝐈 − 𝛔 𝐗𝐞 𝐍 𝐗𝐞 𝚽 − 𝛌 𝐗𝐞 𝐍 𝐗𝐞 𝐝𝐭 − − − − − − NI , NXe : nồng độ I-ốt Xenon pI , pXe : hiệu suất phát I-ốt Xenon từ phản ứng phân hạch λI , λXe 1/giờ : số phân rã I-ốt Xenon Σf 1/cm : tiết diện phân hạch vĩ mô σXe (cm2 ): tiết diện hấp thụ vi mô Xenon Φ 1/(s.cm2 ) : thông lượng neutron nhiệt công suất định mức (1) (2) Nhiễm độc Xenon   Nồng độ Xenon thời điểm [2]: NXe t = 𝑡 → ∞, Nồng độ Xenon tĩnh Độ nhiễm độc Xenon Độ mát ρ U vật liệu pI + pXe 𝚺 𝐟 𝚽 pI 𝚺 𝐟 𝚽 −λ t ∗ ∗ − e−λXe t − ∗ e I − e−λXe t λI λ∗ λXe − λI Xe 𝐍 𝐗𝐞 𝟎 = qXe0 λ∗ = λXe + σXe Φ Xe ΣU θ= Σ +Σ 𝐩 𝐈 + 𝐩 𝐗𝐞 𝚺 𝐟 𝚽 𝛌 𝐗𝐞 + 𝛔 𝐗𝐞 𝚽 Φ >> NXe0 (4) Xe Σa pI + pXe σXe 𝚺 𝐟 𝚽 = = (5) Σa λXe + σXe Φ Σa ρXe = −qXe θ (6) (3) pI + pXe 𝚺 𝐟 ≈ σXe (4’) pI + pXe 𝚺 𝐟 Σa (5’) ρXe = −qmax θ = −(pI + pXe ) Xe0 Σf θ (6’) Σa qXe0 [2] Ngơ Quang Huy (2004), Vật lý lị phản ứng hạt nhân, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Hà Nội max = Nhiễm độc Xenon dNI = pI Σf Φ − λI NI dt 𝐝𝐍 𝐗𝐞 = 𝐩 𝐗𝐞 𝚺 𝐟 𝚽 + 𝛌 𝐈 𝐍 𝐈 − 𝛔 𝐗𝐞 𝐍 𝐗𝐞 𝚽 − 𝛌 𝐗𝐞 𝐍 𝐗𝐞 𝐝𝐭 Thời gian khởi động lị Thời gian tắt lị Hình Sự phụ thuộc độ nhiễm độc Xenon độ mát độ phản ứng vào thông lượng neutron [2] [2] Ngơ Quang Huy (2004), Vật lý lị phản ứng hạt nhân, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Hà Nội Dao động Xenon lò phản ứng WWER-1000 Thanh điều khiển di chuyển Mật độ thông lượng neutron thay đổi Nồng độ I-ốt Xenon thay đổi Phân bố công suất không vùng không gian lõi lò DAO ĐỘNG XENON Dao động toả tròn (radial): xuất hạ rút điều khiển trung tâm nhóm điều khiển trung tâm nhóm điều khiển ngồi rìa lõi Dao động xun tâm (diametral): xuất hạ rút điều khiển riêng phần ngồi rìa lõi Dao động phương vị (azimuthal): xuất hạ rút điều khiển vị trí ngồi rìa lõi, đối xứng qua tâm theo chiều đồng hồ Dao động dọc trục: xuất vị trí điều khiển thơng lượng neutron thay đổi hai Hình Vị trí 10 nhóm điều khiển Dao động Xenon lị phản ứng WWER-1000 Phương trình dao động Xenon [10]: 𝐲 𝐭 = 𝐀 𝟎 𝐞𝐱𝐩 − 𝐭 𝛕 𝐗𝐞 𝐬𝐢𝐧 𝟐𝛑𝐭 𝐓 𝐗𝐞 (7) y(t): giá trị Xenon tức thời A0 : biên độ đầu dao động Xenon (%) τXe : hệ số tắt dần dao động Xenon (s) TXe : chu kỳ dao động Xenon (s) t: thời gian (s) Bảng Các hệ số đặc trưng dao động Xenon dọc trục xuyên tâm [10] A0 (%) Hệ số tắt (h) TXe (h) Dd dọc trục 17,4 29,6 27,6 Dd xuyên tâm 0,262 23,4 27,2 10 [10] V.A.Tereshonok, V.S.Stepanov, A.P.Povaro, O.V.Lebedev, and V.V.Makeev (2002), “Xenon oscillations in a VV É R-1000 core”, Atomic Enerdy, Vol.93, (No 4), – Dao động Xenon dọc trục Hình Dao động Xenon dọc trục Dao động Xenon xuyên tâm Hình Dao động Xenon xuyên tâm Hình Các dao động Xenon 11 Giới thiệu phần mềm WWER-1000 Phần mềm mô WWER-1000 cung cấp IAEA để phục vụ cho công tác giảng dạy, đào tạo lĩnh vực nhà máy điện hạt nhân Phần mềm WWER-1000 gồm có 10 trang giao diện sau: Trang điều khiển độ phản ứng (CPS) – Hình Trang đề xuất (TAB) – Hình 11 Trang vịng mạch sơ cấp (1C) – Hình Trang hệ thống cung cấp lưu thông (TK) Trang hệ thống hỗ trợ xử lý (TQ) Trang hệ thống nước làm mát (TF) Trang vòng mạch thứ cấp (2C) – Hình Trang điều hướng liệu (GRP) Trang thơng số lõi lị (PAR) Trang đồ thị chiều (3D) Hình Trang điều khiển độ phản ứng 12 Hình Trang vịng mạch sơ cấp Hình Trang vịng mạch thứ cấp Hình 10 Lị phản ứng nước áp lực nhà máy điện hạt nhân [11] Hình 11 Trang báo hiệu cố 13 Khảo sát dao động Offset dọc trục Các khái niệm Loading1 (1) Offset dọc trục (AOp): Q − Qb AOp = t Qt + Qb Với: Qt , Qb cơng suất nửa nửa lõi lị (2) Đầu chu trình nhiên liệu (BOC): giai đoạn đầu chu trình nhiên liệu Loading5 (3) Cuối chu trình nhiên liệu (EOC): giai đoạn sau chu trình nhiên liệu (4) Phân bố độ làm giàu nhiên liệu loading1 loading5 – hình 12 Hình 12 Phân bố độ làm giàu nhiên liệu 14 Khảo sát dao động Offset dọc trục Hình 13 Diễn biến trình khảo sát Các thơng số khảo sát gồm: (1) Vị trí nhóm điều khiển số (YS05S36) (3) Offset (2) Thông lượng neutron (N-Power) (4) Độ phản ứng (Reactivity) 15 Vị trí nhóm điều khiển Vị trí nhóm điều khiển Thơng lượng neutron Thơng lượng neutron Offset dọc trục Độ phản ứng Hình 14 Đầu chu trình (BOC), loading Offset dọc trục Độ phản ứng Hình 15 Cuối chu trình (EOC), loading 16 Vị trí nhóm điều khiển Vị trí nhóm điều khiển Thông lượng neutron Thông lượng neutron Offset dọc trục Độ phản ứng Hình 16 Đầu chu trình (BOC), loading Offset dọc trục Độ phản ứng Hình 17 Cuối chu trình (EOC), loading 17 Kết Bảng Kết fit hệ số tắt chu kỳ dao động Offset Loading1 thông lượng neutron theo phương trình dao động Xenon t 2πt y t = A0 exp − sin τXe TXe Offset (AOp) Thông lượng Loading5 τAOp (h) TAOp (h) τϕ (h) Tϕ (h) BOC1 x 41,05 x 41,49 EOC1 158,31 27,20 1116,52 26,66 BOC5 51,67 31,68 357,96 30 EOC5 37,04 41,06 535,17 30,48 18 Kết luận kiến nghị Kết luận (1) Nguyên nhân dao động Offset điều khiển bị dịch chuyển (2) Các đặc trưng dao động Offset khảo sát  khác dao động Offset đầu cuối chu trình nhiên liệu độ làm giàu nhiên liệu giải thích Kiến nghị (1) Thực khảo sát đặc trưng dao động Offset nhóm điều khiển khác, đặc biệt nhóm điều khiển 10 (2) Nghiên cứu phương pháp để triệt tiêu làm giảm dao động Offset dọc trục 19 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, TP Hồ Chí Minh [2] Ngơ Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Hà Nội [3] Nguyễn Tấn Đạt (2013), Tìm hiểu lị phản ứng WWER-1000 khảo sát thơng số offset đầu chu trình (BOC) cuối chu trình (EOC) lị phản ứng WWER phần mềm WWER-1000, Khoá luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, TP Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Võ Thơng, Hồng Mạnh (2011), Các cơng nghệ lị phản ứng yêu cầu an toàn nhà máy điện nguyên tử, Viện KHCN Xây dựng [5] Viện lượng nguyên tử Việt Nam – Trung tâm đào tạo hạt nhân (2012), Nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng WWER-1000, Hà Nội Tiếng Anh [6] Gustaf Olsson (1969), Spatial xenon instability in thermal reactors, Lund Institute of Technology Division of Automatic Control,report, 6910 [7] International Atomic Energy Agency IAEA (2011), WWER-1000 Reactor Simulator, Vienna [8] Paul L.Roggenkamp (2000), The influence of Xenon-135 on Reactor Operation, WSRC-MS-200000061 [9] P.E.Filimonov and S.P.Aver’yanova (2001), “Maitaining an equilibrium offset as an effective method for suppressing xenon oscillations in VVER-1000”, Atomic Energy, Vol 90, (No 3), – [10]V.A.Tereshonok, V.S.Stepanov, A.P.Povaro, O.V.Lebedev, and V.V.Makeev (2002), “Xenon oscillations in a VV É R-1000 core”, Atomic Enerdy, Vol.93, (No 4), – Website [11] http://www.vinamain.com/2013/12/co-ban-ve-cong-nghe-dien-hat-nhan.html 20 21 Nhiễm độc Samari U235 β− β− (n, f) Nd149 1,7h Pm149 +n Sm149 Sm150 dNPm = λPm NPm − NSm σSm Φ dt dNSm = λPm NPm − NSm σSm Φ dt Nồng độ Samari tĩnh là: NSm,0 = pPm Σf σSm 22 ... Xenon lò WWER- 1000 Giới thiệu phần mềm mô WWER- 1000 Khảo sát dao động Offset dọc trục cho lò phản ứng WWER- 1000 Tổng quan lò phản ứng WWER WWER (hoặc VVER), Water Water Energy Reactor, loại lò phản. .. lị phản ứng WWER- 1000 khảo sát thông số offset đầu chu trình (BOC) cuối chu trình (EOC) lị phản ứng WWER phần mềm WWER- 1000, Khoá luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, TP... suất dọc theo chiều cao lõi lò OFFSET DỌC TRỤC Nguyên nhân chế hình thành dao động Offset Các đặc trưng dao động Offset cho lò phản ứng WWER- 1000 NỘI DUNG Tổng quan lò WWER Nhiễm độc Xenon dao động