* Hố Promete: 0( ) ( ) ( ) Pm t Sm t Sm eq (2.43)
Thay (2.41) và (2.42) vào phương trình (2.43), ta có:
0 0 ( ) Sm 1 Pmt Sm Sm eq Pm e (2.44)
2.4. Các dao động Xenon trong lò phản ứng WWER-1000
Trong các lò phản ứng có kích thước lõi lò lớn hoạt động ở chế độ thông lượng neutron cao có thể xuất hiện hiệu ứng cực kỳ nguy hiểm, gọi là các dao động Xenon.
Việc nghiên cứu về các dao động Xenon đã diễn ra từ rất sớm, cụ thể như sau [3]:
Năm 1955, dao động Xenon tĩnh trong không gian lò lần đầu tiên được khảo sát ở lò phản ứng Savannah River Site.
Năm 1956, các dao động Xenon tĩnh lần đầu tiên được đưa vào phân tích. Các phân tích này tiếp tục được mở rộng bởi Henry và Germann năm 1957; Randal và ST. John vào năm 1958.
Từ năm 1958 về sau, các nghiên cứu về dao động Xenon phát triển mạnh mẽ cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm.
Dao động Xenon là tên của việc tái phân bố công suất trong những vùng không gian cục bộ của lõi lò. Hay nói cách khác là toàn bộ công suất của lò tập trung ở một phần tương đối nhỏ trong không gian lõi lò. Điều này có thể dẫn đến sự cố vô cùng nghiêm trọng, do các thanh nhiên liệu tại vị trí đó cháy quá mức giới hạn.
34
Nguyên nhân gây ra dao động Xenon là do sự mất cân bằng trong phân bố tĩnh của Xenon. Việc tái phân bố chất độc Xenon bên trong lõi lò dẫn đến tái phân bố công suất trong vùng không gian trong lõi.
Dao động Xenon gồm các dạng: dao động dọc trục, dao động tỏa tròn, dao động xuyên tâm và dao động góc phương vị.
Dao động dọc trục xuất hiện khi [9]:
Thay đổi vị trí của các nhóm thanh điều khiển khi công suất của lò được giữ không đổi
Thay đổi công suất của lò khi vị trí các nhóm thanh điều khiển được giữ không đổi
Thay đổi cả vị trí các nhóm thanh điều khiển và công suất lò Dao động tỏa tròn xuất hiện khi [9]:
Thanh điều khiển trung tâm ở vị trí (08 – 29) đang ở trong lò được rút ra
Nhóm thanh điều khiển trung tâm hoặc ở phần rìa lõi đang ở trong lò được rút ra
Dao động xuyên tâm xuất hiện khi một thanh điều khiển riêng biệt ở rìa lõi được hạ xuống lõi rồi được rút ra khỏi lõi[9].
Dao động góc phương vị xuất hiện khi [9]:
Hạ xuống và lấy ra liên tục theo chiều kim đồng hồ những nhóm thanh điều khiển đối xứng nhau qua trung tâm lõi
Rút ra lần lượt theo chiều kim đồng hồ từng thanh đối xứng nhau qua trung tâm lõi
Phương trình dao động Xenon tự do có dạng biểu diễn như sau [9] : 0 2 ( ) st exp( Xe )sin( ) Xe x t x A t t T (2.45) Trong đó: ( )
x t là giá trị tức thời của Xenon
st
35 0
A là biên độ của dao động Xenon tự do (%)
Xe
là hệ số tắt dần của dao động Xenon tự do (s1)
Xe
T là chu kỳ của dao động Xenon tự do (s) t là thời gian (s)
Theo phương trình 2.45, dao động Xenon tự do có hai thành phần, một thành phần chứa chu kỳ TXeđặc trưng cho dao động tuần hoàn và một thành phần chứa hệ số tắt dần Xeđặc trưng cho tính tắt dần của dao động.
Dạng đồ thị dao động Xenon dọc trục tự do với các thông số 1
0 17, 4%, Xe 0,0338 , Xe 27,6
A h T h [9] được biểu diễn trong hình 2.4 sau:
Hình 2.5. Dao động Xenon tự do
Dựa vào tính toán của nhóm chuyên gia tại viện nghiên cứu khoa học Kurchatov – Nga, sử dụng chương trình Kaskad cho biết: [9]
Chu kỳ dao động Xenon dọc trục tự do là 31 giờ.
Chu kỳ dao động Xenon xuyên tâm tự do là 26 giờ.
Chu kỳ dao động Xenon góc phương vị tự do là 27-28 giờ. Các nghiên cứu thực nghiệm chỉ ra rằng[9]:
Ở đầu chu trình nhiên liệu, các dao động dọc trục, xuyên tâm và góc phương vị đều bị tắt dần. -10 -5 0 5 10 15 20 0 50 100 150 200 250 Dao đ ộn g Xe n on
36
Khi sự cháy nhiên liệu tăng, hệ số tắt dần và biên độ của dao động Xenon dọc trục tự do tăng nhanh chóng.
Dao động xenon góc phương vị tự do gần như tắt dần nhanh nhất.
Các dao động Xenon không xuất hiện đơn lẻ. Dao động dọc trục xuất hiện cũng kích thích các dao động tỏa tròn, dao động xuyên tâm hoặc dao động góc phương vị.
37
CHƢƠNG 3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG WWER-1000 3.1. Giới thiệu tổng quan phần mềm WWER-1000
Phần mềm mô phỏng WWER-1000 được cung cấp bởi Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu, giảng dạy và huấn luyện trong lĩnh vực nhà máy điện hạt nhân. Bằng việc sử dụng phần mềm mô phỏng này, người dùng có thể làm quen với lò phản ứng hạt nhân WWER-1000 về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của lò cũng như các thiết bị trong lò, các sự cố cơ bản có thể xảy ra sự hồi đáp của lò. Từ đó, người sử dụng có thể mở rộng nghiên cứu, thiết lập các sự cố đồng thời đưa ra hướng khắc phục. Phần mềm này được chạy trên máy tính cá nhân, dễ dàng điều khiển và cho độ chính xác cao.
Phần mềm mô phỏng được bắt đầu bằng việc thiết lập các điều kiện ban đầu ở cửa sổ mô phỏng với danh sách liệt kê các mô phỏng như hình 3.1:
Hình 3.1. Trang chọn mô phỏng và thiết lập điều kiện
Từ A01 đến A16 mô phỏng các sự cố ảnh hưởng đến độ phản ứng.
Từ C01 đến C12 mô phỏng các sự cố vi phạm lưu lượng chất tải nhiệt vòng sơ cấp.
38
Từ D01 đến D07 mô phỏng các sự cố vi phạm điều kiện làm nguội ở vòng thứ cấp.
Thiết kế cuối cùng là mô phỏng “ Rated state operation. 1 load ” mô phỏng lò hoạt động trong điều kiện bình thường không có sự cố. Thiết kế này dùng để người sử dụng tự xây dựng sự cố cần khảo sát.
Các trang giao diện mô phỏng của phần mềm WWER-1000:
Sau khi chọn bất kỳ một sự cố nào trong của sổ “ Tasks” thì chương trình sẽ mở ra trang giao diện CPS. Đây là 1 trong số 10 trang giao diện mà phần mềm mô phỏng mang đến cho người dùng, bao gồm:
- Trang điều khiển độ phản ứng (CPS) - Trang thông báo sự cố (TAB)
- Trang vòng mạch sơ cấp (1C)
- Trang hệ thống cung cấp và thoát (TK) - Trang hệ thống hỗ trợ xử lý (TQ) - Trang hệ thống nước làm mát (TF) - Trang vòng mạch thứ cấp (2C) - Trang điều hướng dữ liệu (GRP) - Trang các thông số lõi lò (PAR) - Trang biểu đồ ba chiều (3D)
Khi đưa chuột lên phía trên cùng của mỗi trang sẽ xuất hiện một thanh công cụ nằm ngang như hình 3.2. Thanh công cụ này bao gồm các nút điều khiển cần để thao tác trong quá trình mô phỏng.
Hình 3.2. Thanh điều khiển mô phỏng
1. Nút thoát mô phỏng
2. Các nút phóng to, thu nhỏ
39
4. Nút hiệu chỉnh thời gian mô phỏng: cho phép người dùng điều chỉnh tốc độ nhanh chậm của thời gian mô phỏng
5. Nút chọn trang đồ thị Protocon: khi chọn sẽ mở ra trang cho phép hiển thị đồ thị, lưu và xuất dữ liệu các thông số mà người sử dụng quan tâm. Đồng thời trang này cũng hiển thị tiến trình mô phỏng.