反应堆原理：第六章 栅格的非均匀效应

《反应堆原理》

第六章栅格的非均匀效应兰州大学核科学与技术学院2015-2016学年春季学期目录栅格的非均匀效应栅格的均匀化处理温度对共振吸收的影响栅格几何参数的选择1243一.栅格的非均匀效应燃料慢化剂燃料慢化剂正方形栅格六角形栅格平板栅格反应堆堆芯栅格结构：将燃料制成块状，按一定几何形式放置在慢化剂中。组成栅格的基本结构称为栅元①快中子在栅格内的分布燃料慢化剂燃料②热中子在栅格内的分布燃料慢化剂燃料空间自屏效应：燃料块外层燃料核对内层燃料核起屏蔽作用，使内层燃料核未能充分有效的吸收热中子。空间自屏效应会导致热中子利用系数(f)减小。燃料慢化剂燃料空间屏蔽效应会减少燃料对共振中子的吸收，增加逃脱共振几率(p)四因子公式由于栅格的块结构所引起的效应，以及由其所产生的各种参数的变化。非均匀效应：③共振中子在栅格内的分布一.栅格的非均匀效应σa(6.67eV):7000b世界上第一座反应堆：天然铀—石墨非均匀堆二.栅格的均匀化处理1).等效均匀反应堆等效：假想的均匀反应堆其堆内各区域的主要核反应率与非均匀反应堆的保持相等或近似。非均匀反应堆内的中子通量密度分布等效均匀反应堆内的中子通量密度分布栅元均匀化后的栅元二.栅格的均匀化处理均匀化计算公式非均匀反应堆的计算步骤：将栅格均匀化，计算出等效均匀化系统的均匀化群常数；②采用上述均匀化群常数，根据均匀反应堆理论，计算等效均匀化系统的临界大小、中子通量密度或功率分布等等。二.栅格的均匀化处理燃料栅元控制棒栅元燃料组件栅元均匀化1维20~100群2维4~12群组件均匀化堆芯扩散临界计算2~3维2~4群2).堆芯的均匀化步骤三.温度对共振吸收的影响6.67eVσγ

/bT=0K293K1273K05000100001500020000235U核在6.67eV处共振俘获截面的多普勒展宽多普勒效应当核处于热运动时，共振峰会由于核的热运动而展宽，这个效应称之为多普勒效应。三.温度对共振吸收的影响σa1σa2Φ(E)当温度升高时，共振吸收会增大，能量自屏效应减弱。E0Φ(E)1/E共振峰内中子通量密度的畸变无共振峰有共振峰当中子截面呈共振峰形状时，在共振能量附近，中子通量密度出现很大凹陷，这种现象称之为能量自屏效应。能量自屏效应使共振吸收减少。

1.能量自屏效应

2.空间自屏效应多普勒展宽效应多普勒展宽前多普勒展宽后三.温度对共振吸收的影响当燃料温度升高时，由于多普勒展宽，能量自屏和空间自屏效应减弱，都将使共振吸收增大，从而使有效增殖因数和反应性变小。当温度升高时，共振吸收会增大，空间自屏效应减弱。四.栅格几何参数的选择栅格的几何参数主要指燃料块的厚度、半径和栅距栅格几何参数的改变，将改变燃料和慢化剂的体积比(如VH2O/VUO2)，从而改变反应堆的增殖因数。VH2O/VUO2p,fpfVH2O/VUO2k∞欠慢化栅格过分慢化栅格最佳栅格：在给定燃料富集度和慢化剂材料情况下，存在着使栅格无限增殖因数达到极大值或临界体积为极小的栅格几何参数。从安全角度考虑，实际压水堆的VH2O/VUO2值选在欠慢化区。VH2O/VUO2k∞不含可溶硼含可溶硼不同硼浓度时铀水栅格的k∞与VH2O/VUO2的关系四.栅格几何参数的选择