Введение к работе
Актуальность проблемы
Атомная энергетика в своем современном состоянии предъявляет повышенные требования к точности расчета реакторных установок разных типов и назначений. Это связано с необходимостью обеспечения их максимальной ядерной и экологической безопасности. Для поисковых исследований в большинстве случаев необходим большой объем нейтронно-физических расчетов. Поэтому актуальна задача разработки физически обоснованных моделей и алгоритмов, позволяющих сократить объем расчетов и время, затрачиваемое на предварительную подготовку данных, сохраняя при этом точность вычислений. Эти модели должны бьпь основаны на современных математических методах, которые учитывают знания о процессах и явлениях. Использование физических подходов к построению моделей значительно уменьшает неопределенности расчетов.
В ряде случаев сокращение времени, затрачиваемого на предварительные расчеты, может бьпь достигнуто при отказе от детального учета всех изотопов и ядерных реакций, принимая во внимание только наиболее важные для того или иного процесса нуклиды и реакции. В этом случае возникает задача отбора по какому-либо критерию наиболее значимых межизотопных переходов или изотопов. Например, при проведении проектных расчетов выгорания топлива наибольший интерес вызьшает эволюция тех нуклидов, которые вносят наибольший вклад в нейтронный баланс реактора. Очевидно, что к таким нуклидам, в первую очередь, будут относиться все тяжелые нуклиды. Помимо них, в общей сложности, может бьпь еще выделено около 20-30 осколков деления. Остальные осколки деления и нуклиды могут трактоваться как один или несколько эффективных осколков.
Построенные в данной работе алгоритмы и программы призваны автоматизировать отбор наиболее значимых по заданному критерию изотопов и определение параметров эффективных осколков.
Объектом исследования представленной работы являются процессы изменения изотопного состава ядерного топлива ЯЭУ.
Предметом исследования являются методы расчета индивидуального вклада осколков деления в нейтронный баланс в реакторе.
(
' ГОС. ЬАЦНОНАЛЬИАЯІ БИБЛИОТЕКА { з, ffgfcftfl
Цель работы
-
Детально изучить некоторые особенности влияния отдельных осколков на нейтронный баланс в реакторе.
-
Разработать модель межизотопных превращений осколков деления и алгоритмы, позволяющие автоматизировать анализ и выбор значимых изотопов в соответствии с наперед заданными критериями.
-
Создать методики для аппроксимации процессов взаимодействия нейтронов с продуктами деления наперед заданным числом эффективных осколков деления и определения параметров этих осколков.
-
Практически реализовать разработанные алгоритмы в виде компьютерной программы, провести тестовые расчеты и показать применимость разработанных методов и программ для расчета как тепловых, таки быстрых реакторов.
Научная новизна выполненной работы:
впервые для описания процессов межизотопных превращений применена теория марковских цепей с доходами;
создана новая методика для описания процессов межизотопных превращений осколков деления в ядерном реакторе;
выработаны критерии автоматизированного отбора наиболее значимых, с точки зрения нейтронного баланса, нуклидов;
- разработаны алгоритмы автоматизированного построения модели
межизотопных превращений с использованием двух эффективных ос
колков деления и аппроксимации процессов взаимодействия нейтро
нов с продуктами деления эффективными осколками.
Практическая значимость работы:
созданная методика применима к реакторам различных типов и с различным топливом, а также для решения широкого круга задач (например, активации, радиационного распада, остаточного энерговыделения);
развитый метод расчета параметров эффективных осколков автоматизирован, дает возможность варьировать состав и параметры эффективных осколков, обеспечивает получение надежных и точных результатов при нейтронно-физических расчетах и позволяет существенно сократить время таких расчетов.
Степень достоверности результатов проведенных автором исследований определяется обоснованностью теоретических решений и хо-
рошим согласием модельных результатов расчета нейтронно-физических характеристик ядерных реакторов с результатами, полученными традиционным способом.
Основные положения, выдвинутые автором на защиту
-
Результаты применения теории марковских цепей с доходами для создания модели, описывающей процесс межизотопных превращений в ядерном реакторе.
-
Методики расчета индивидуального вклада осколков деления в нейтронный баланс реактора и оптимальных параметров эффективных осколков.
-
Результаты сравнительного анализа применения эффективных осколков для расчета реакторов различного типа.
Личное участие автора
Автор участвовал в качестве исполнителя на всех этапах разработки и исследования моделей анализа межизотопных переходов. Лично автором были выработаны критерии отбора наиболее значимых для нуклидного баланса осколков деления, разработана методика аппроксимации процессов взаимодействия осколков деления с нейтронами двумя эффективными осколками. Также были получены аналитические уравнения для определения оптимальных параметров эффективных осколков, по разработанным алгоритмам был создан компьютерный программный комплекс и проведены верификационные расчеты.
Структура и объем диссертации
