báo cáo khảo sát dao động offset dọc trục cho lò phản ứng wwer1000 sử dụng phần mềm wwer 1000

1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHẢO SÁT DAO ĐỘNG OFFSET DỌC TRỤC CHO LÒ PHẢN ỨNG WWER-1000
SỬ DỤNG PHẦN MỀM WWER-1000
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2014
LƯU DIỄM MIÊN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. VÕ HỒNG HẢI
Chuyên ngành.VẬT LÝ NGUYÊN TỬ, HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG CAO
Mã số chuyên ngành. 60 44 05
Nghiên cứu nguyên nhân hình thành và đặc trưng của dao động offset
(WWER-1000)
Đại lượng offset thể hiện sự ảnh hưởng của dao động Xenon trong lò.
Công suất của lò tập trung ở một phần tương đối nhỏ trong lò phản ứng, gây ra sự cố nghiêm trọng trong lò.
Trong các lò phản ứng cỡ lớn hoạt động ở chế độ thông lượng neutron nhiệt lớn có thể xuất hiện hiệu ứng các dao động Xenon.
Lý do chọn đề tài
2
Tổng quan về lò WWER
Nhiễm độc Xenon trong lò
Giới thiệu phần mềm mô phỏng WWER-1000
Khảo sát dao động offset dọc trục trong lò
NỘI DUNG
3
Tổng quan về lò WWER
WWER (hay VVER) - Water Water Energy Reactor - là lò phản ứng nước áp lực sử dụng nước vừa là chất làm chậm vừa
là chất tải nhiệt.
[11] />Cấu trúc bảo vệ lò
Bộ điều áp
Bộ sinh hơi

Lò phản ứng
Máy bơm tuần hoàn chính
Máy bơm
cung cấp
Bộ ngưng tụ
Máy phát điện
Tua-bin
Hình 1. Sơ đồ tổng quát nhà máy điện sử dụng công nghệ nước áp lực[11]
4
Tổng quan về lò WWER
Vòng sơ cấp của lò phản ứng hạt nhân WWER bao gồm 4 vòng nối với lò và hệ thống điều áp.
Mỗi vòng gồm: 1 bình sinh hơi nằm ngang và 1 máy bơm tuần hoàn chính.
Hình 2. Những bộ phận chính trong vòng sơ cấp của lò phản ứng WWER[8]
[8] S.K. Agrawal, Ashok Chauhan, Alok Mishra, 2005, The VVERs at KudanKulam Nuclear Power Corporation of India Limited, Nabhikiya Urja Bhavan, Anushaktinagar, Mumbai.
5
Thùng lò
Bình sinh hơi
Máy bơm tuần hoàn chính
Bình điều áp
Hệ thống làm lạnh khẩn cấp
Bình ngưng giảm áp
4
3
2
1
Nhiễm độc Xenon
Xenon-135 là sản phẩm phân hạch có khả năng hấp thụ neutron
→ giảm độ phản ứng không mong muốn và ảnh hưởng đến mật độ thông lượng neutron trong lò → nhiễm độc lò.
[1] Ngô Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
[4] X.A. Andrushenko và đồng sự, Nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng WWER-1000, 2010, Mockba.

6
a 6
Xe
2,5.10 barσ =
Hình 3. Sơ đồ động học của đồng vị Xenon[1]
Nhiễm độc Xenon
[ ]
I
I f I I
Xe
Xe
Xe f I I Xe Xe a Xe
dN
N
dt
dN
N N N
dt
= γ Σ Φ − λ
 
= γ Σ Φ + λ − λ + σ Φ
 
Phương trình nồng độ Iodine và Xenon trong lò:
N
I
, N
Xe
là nồng độ nguyên tử I-135 và Xe-135.
γ
I

, γ
Xe
là tỉ lệ sản phẩm phân hạch của I-135 và Xe-135.
Σ
f
(cm
2
) là tiết diện phân hạch vĩ mô.
Φ (n/cm
2
.s) là thông lượng neutron trung bình.
(cm
2
) là tiết diện hấp thụ vi mô của Xe-135.
λ
I
, λ
Xe
(s
-1
) là hằng số phân rã của I-135 và Xe-135.
Xe
a
σ
Hình 4. Sơ đồ động học của đồng vị Xenon [1]
[1] Ngô Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
7
(1)
(2)
t→∞ ,

N
Xe
→N
Xe(eq)
Độ nhiễm độc
Xenon
Độ phản ứng do
Xenon
Nhiễm độc Xenon
( )
*
Xe
I
t
t I Xe f
0I I 0I I I Xe f
Xe
* * * *
Xe I Xe I Xe Xe
N N ( )
N (t) e ( )e
−λ
−λ
γ + γ Σ Φ
λ λ γ + γ Σ Φ
= − + +
λ − λ λ − λ λ λ
Nồng độ Xenon trong lò tại thời điểm t:
Với
là tiết diện phân hạch của

235
U.
N
u
là số hạt nhân urani trung bình theo thể tích vùng hoạt.
ε là độ làm giàu nhiên liệu.
Xe
a
σ
* Xe
Xe Xe a
5
f f u
N
λ = λ + σ Φ
Σ = σ ε
Trong đó
( )
5
( )
I Xe f u
Xe eq
Xe
Xe a
N
N
γ + γ σ εΦ
=
λ + σ Φ
( )

( )
*
Xe I f Xe
Xe eq
Xe u
q
γ + γ Σ Φσ
=
λ Σ
( )
*
γ + γ Σ Φσ
ρ ≈ − = −
λ Σ
Xe I f Xe
Xe Xe
Xe u
q
8
(3)
(4)
(5)
(6)
Nhiễm độc Xenon
9
Hình 5. Sơ đồ động học của đồng vị Xenon[1]
Hình 6. Sự phụ thuộc của q
Xe
và ρ
Xe

vào thông lượng neutron [1]
[1] Ngô Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
Φ
q
Xe
ρ
Φ = 0
Φ =

Φ = 0
q
Xe
= 0
q
Xe
= q
Xe,0
ρ = ρ
0
0 t
1
t
2
t
Thanh điều
khiển di chuyển
Thông lượng
neutron thay đổi
Sự mất cân bằng
trong phân bố

Xenon
Dao động Xenon
Sự hình thành dao động Xenon
Các dạng

dao động Xenon
Hình 7. Vị trí các nhóm thanh điều khiển [6]
[6] IAEA, 2011, WWER-1000 Reactor Simulator, Workshop Material, Vienna.
10
11
Phần mềm mô phỏng WWER-1000
Hình 9. Trang điều khiển CPS
Hình 10. Trang thông báo và hiển thị sự cố TAB
Hình 11. Trang vòng sơ cấp 1C
Hình 12. Trang vòng thứ cấp 2C
12
Khảo sát dao động offset
LOADING1
LOADING5
13
Hình 13. Phân bố mật độ độ làm giàu ở loading1 và loading5
b t
b t
Q Q
AO
Q Q
−
=
+
Khảo sát dao động offset

14
Hình 15. Trang CPS của mô phỏng ở giây thứ 13
Tiến hành mô phỏng trong thời gian 500 giờ
Các thông số khảo sát:
•
Vị trí nhóm thanh điều khiển số 1 (YS05S36)
•
Thông lượng neutron (N_POWER)
•
Offset (OFFSET)
•
Độ phản ứng (REACTIVITY)
Mục đích :
•
Khảo sát các thông số từ đó giải thích sự biến đổi của các thông số đó.
•
Đưa ra được những đặc trưng của các dao động
Hình 14. Vị trí các nhóm thanh điều khiển
Sơ đồ động học của đồng vị Xenon
Φ
q
Xe
ρ
Φ = 0
Φ =

Φ = 0
q
Xe
= 0

q
Xe
= q
Xe,0
ρ = ρ
0
0 t
1
t
2
t
Sự phụ thuộc của q
Xe
và ρ
Xe
vào Φ
a
b
c
d
Hình 16. Đầu chu trình (BOC), loading 1 trong 100 giờ đầu
Vị trí nhóm điều khiển 1
Thông lượng neutron
offset
Độ phản ứng
Hình 17. Đầu chu trình (BOC), loading 1 Hình 18. Cuối chu trình (EOC), loading 1
Vị trí nhóm điều khiển 1
Thông lượng neutron
offset
Độ phản ứng

Hình 19. Đầu chu trình (BOC), loading 5
Hình 20. Cuối chu trình (EOC), loading 5
Vị trí nhóm điều khiển 1
Thông lượng neutron
offset
Độ phản ứng
18
Thông lượng neutron và offset ở đầu chu trình loading1
Thông lượng neutron và offset ở cuối chu trình loading5
Thông lượng neutron và offset ở đầu chu trình loading5
Thông lượng neutron và offset ở cuối chu trình loading1
Hình 21
Thông lượng neutron offset
BOC 1
EOC 1
BOC 5
EOC 5
LOAD 1
LOAD 5
19
Thông lượng neutron Offset dọc trục
α
Φ
(h
-1
) T
Φ
(h) α
AOp
(h

-1
)
T
AOp
(h)
BOC 1 0,0018 43,2 2,45E-8 43,4
EOC 1 0,0115 26,9 0,0109 27,0
BOC 5 0,0377 31,2 0,0124 33,0
EOC 5 0,0544 34,5 0,0438 35,8
st 0 Xe
Xe
2
x(t) x A exp( t)sin( t)
T
π
= + −α
LOADING1
LOADING5
Kết quả
Bảng 2. Hệ số tắt dần và biên độ dao động thông lượng neutron và offset
Phương trình dao động Xenon
Trong cùng một LOAD
•
Dao động của thông lượng neutron, độ phản ứng và offset đầu chu trình có biên độ lớn hơn và hệ số tắt dần nhỏ hơn cuối chu trình
Đối với hai LOAD khác nhau
•
LOAD có phân bố các mức làm giàu đồng đều hơn thì dao động của thông lượng neutron, độ phản ứng và offset có biên độ nhỏ hơn và hệ
số tắt dần lớn hơn
Kết luận và kiến nghị


Kết luận
20
(1)
(3)
(2)
(1)
Thực hiện khảo sát dao động offset khi dịch chuyển các nhóm thanh điều khiển khác.
(2)
Nghiên cứu các phương pháp làm giảm hoặc triệt tiêu dao động offset dọc trục.

Kiến nghị
Danh mục công trình của tác giả
1. Nguyễn Thị Thanh Tuyền, Phan Lê Hoàng Sang, Võ Hồng Hải,Lưu Diễm Miên, “ Khảo sát dao động offset dọc trục cho lò phản ứng WWER-1000
sử dụng phần mềm WWER-1000”, Hội nghị khoa học lần 9, 21/11/2014, trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP. Hồ chí Minh.
21
Tài liệu tham khảo
Tiếng Việt
[1] Ngô Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
[2] Phùng Ân Hưng (2013), Khảo sát sự cố máy bơm tải nhiệt chính của lò WWER-1000 ngưng hoạt động bằng phần mềm mô phỏng WWER-1000, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại Học Khoa
Học Tự Nhiên, TP Hồ Chí Minh.
[3] Nguyễn Thị Thanh Tuyền (2014), 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,
Khoá luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, TP Hồ Chí Minh.
[4] X.A. Andrushenko và đồng sự, Nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng WWER-1000, 2010, Mockba.
Tiếng Anh
[5] P.E.Filimonov and S.P. ver’yanova (2001), “Maitaining an equilibrium offset as an effective method for suppressing xenon oscillations in VVER-1000”, Atomic Energy, Vol. 90, (No. 3),
1 – 4.
[6] IAEA, 2011, WWER-1000 Reactor Simulator, Workshop Material, Vienna.
[7] Paul L.Roggenkamp (2000), The influence of Xenon-135 on Reactor Operation, WSRC-MS-2000-00061.
[8] S.K. Agrawal, Ashok Chauhan, Alok Mishra, 2005, The VVERs at KudanKulam Nuclear Power Corporation of India Limited, Nabhikiya Urja Bhavan, Anushaktinagar, Mumbai.
[9] 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), 1 – 7.

Website
[10] />[11] />[12] />[13] />[14]
[15] />22
Xin cảm ơn thầy cô và các bạn đã lắng nghe!
23