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

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
1
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Tuyền
GVHD: ThS. Phan Lê Hoàng Sang
TS. Võ Hồng Hải
GVPB: TS. Lê Bảo Trân
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

2
Phân bố không đồng đều của
công suất dọc theo chiều cao
lõi lò
OFFSET DỌC TRỤC
Nguyên nhân và cơ chế
hình thành dao động
Offset
Các đặc trưng của dao
động Offset cho lò phản
ứng WWER-1000
Đặt vấn đề
NỘI DUNG
3
Khảo sát dao động Offset dọc trục cho lò phản ứng WWER-1000
Giới thiệu phần mềm mô phỏng WWER-1000

Nhiễm độc Xenon và các dao động Xenon trong lò WWER-1000
Tổng quan lò WWER
Tổng quan lò phản ứng WWER
[11] />Lớp bảo vệ
Bộ điều áp
Bộ sinh hơi
Lò phản ứng
Máy bơm tuần hoàn chính
Máy bơm
cung cấp
Bộ ngưng tụ
Máy phát
điện
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 do Nga thiết kế, công suất từ 440 MW – 1200 MW.
Hình 1. Nguyên lý hoạt động của lò phản ứng WWER
trong nhà máy điện hạt nhân [11]
5
Xe
135
là một trong số các sản phẩm phân hạch có thời gian sống ngắn và tiết diện
hấp thụ neutron nhiệt lớn, gây mất mát độ phản ứng không mong muốn và tích luỹ
lâu dài  hiện tượng nhiễm độc lò phản ứng.
[5] Viện năng 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
Tiết diện bắt
neutron nhiệt
rất lớn
σ

Xe
=2,5×10
6
b
Làm thay đổi
độ phản ứng
Gia tăng sự
nhiễm độc sau
khi dừng lò
phản ứng
Nhanh đạt đến
nồng độ tĩnh,
30h – 40h
Các đặc trưng của Xenon [5]
6
Nồng độ I-ốt và Xenon lần lượt được xác như sau:
(1)
(2)
Nhiễm độc Xenon



 



  







 



  



 



  



− N
I
 N
Xe
: nồng độ I-ốt và Xenon
− p
I
, p
Xe
: hiệu suất phát I-ốt và Xenon từ phản ứng phân hạch
− λ

I
, λ
Xe
1/giờ : hằng số phân rã của I-ốt và Xenon
− Σ
f
1/cm : tiết diện phân hạch vĩ mô
− σ
Xe
(cm
2
): tiết diện hấp thụ vi mô của Xenon
− Φ 1/(s.cm
2
) : thông lượng neutron nhiệt tại công suất định mức
7
Nồng độ Xenon tại thời điểm bất kỳ [2]:


 


 










  













 





 











 






 














 






 









 








 













 







 



  

 







Φ >>
Độ nhiễm
độc Xenon
  ,
Nồng độ

Xenon tĩnh
Độ mất mát 
 


 

 


  





 
(3)
(5)
(6)
(4)
(4’)
(5’)
(6’)
[2] Ngô Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
Nhiễm độc Xenon
8
[2] Ngô Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
Hình 2. Sự phụ thuộc của độ nhiễm độc Xenon và độ mất mát độ phản ứng vào thông lượng neutron [2]
Thời gian khởi động lò Thời gian tắt lò

Nhiễm độc Xenon



 



  






 



  



 



  




9
Thanh điều
khiển di
chuyển
Mật độ
thông
lượng
neutron
thay đổi
Nồng độ
I-ốt và
Xenon
thay đổi
Phân bố
công suất
không đều
trong các
vùng không
gian lõi lò
DAO
ĐỘNG
XENON
Hình 3. Vị trí 10 nhóm điều khiển
Dao động Xenon trong lò phản ứng WWER-1000
Dao động toả tròn (radial): xuất hiện khi hạ và rút
thanh điều khiển trung tâm hoặc nhóm điều khiển
trung tâm hoặc nhóm điều khiển ngoài rìa lõi.
Dao động xuyên tâm (diametral): xuất hiện khi hạ
và rút thanh điều khiển riêng phần ở ngoài rìa lõi.

Dao động phương vị (azimuthal): xuất hiện khi hạ
và rút các thanh điều khiển ở vị trí ngoài rìa lõi, đối
xứng nhau qua tâm theo chiều đồng hồ.
Dao động dọc trục: xuất hiện khi vị trí thanh điều
khiển hoặc thông lượng neutron thay đổi hoặc cả hai.
10
Phương trình dao động Xenon [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), 1 – 7.
(7)
A
0
(%)
Hệ
số tắt
(h)


(h)
Dd dọc trục 17,4 29,6 27,6
Dd
xuyên
tâm
0,262 23,4 27,2
Bảng 1. Các hệ số đặc trưng của dao động Xenon dọc trục và xuyên tâm [10]
   

 








y(t): các giá trị Xenon tức thời


 biên độ đầu của các dao động Xenon (%)


 hệ số tắt dần của các dao động Xenon (s)


 chu kỳ của các dao động Xenon (s)
t: thời gian (s)
Dao động Xenon trong lò phản ứng WWER-1000
11
Dao động Xenon dọc trục Dao động Xenon xuyên tâm
Hình 6. Các dao động Xenon
Hình 4. Dao động Xenon dọc trục
Hình 5. Dao động Xenon xuyên tâm
Giới thiệu phần mềm WWER-1000
12
Phần mềm mô phỏng WWER-1000 được cung cấp bởi IAEA để phục vụ cho công tác
giảng dạy, đào tạo trong lĩnh vực nhà máy điện hạt nhân.
Phần mềm WWER-1000 gồm có 10 trang giao diện như sau:
Trang điều khiển độ phản ứng (CPS) – Hình 7.
Trang đề xuất (TAB) – Hình 11
Trang vòng mạch sơ cấp (1C) – Hình 8
Trang hệ thống cung cấp và 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 9
Trang điều hướng dữ liệu (GRP)
Trang các thông số lõi lò (PAR)
Trang đồ thị 3 chiều (3D)
Hình 7. Trang điều khiển độ phản ứng
13
Hình 8. Trang vòng mạch sơ cấp
Hình 9. Trang vòng mạch thứ cấp
Hình 10. Lò phản ứng nước áp lực trong nhà
máy điện hạt nhân [11]
Hình 11. Trang báo hiệu sự cố
14
Các khái niệm
(1) Offset dọc trục (AOp):
AOp =
Q
t
− Q
b
Q
t
+ Q
b
Với: Q
t
, Q
b
lần lượt là công suất nửa trên và nửa

dưới lõi lò.
(2) Đầu chu trình nhiên liệu (BOC): giai đoạn đầu
của một chu trình nhiên liệu.
(3) Cuối chu trình nhiên liệu (EOC): giai đoạn sau
của một chu trình nhiên liệu.
(4) Phân bố độ làm giàu nhiên liệu của loading1 và
loading5 – hình 12.
Loading1
Loading5
Hình 12. Phân bố độ làm giàu nhiên liệu
Khảo sát dao động Offset dọc trục
15
Các thông số được khảo sát gồm:
(1) Vị trí nhóm thanh điều khiển số 1 (YS05S36) (3) Offset
(2) Thông lượng neutron (N-Power) (4) Độ phản ứng (Reactivity)
Hình 13. Diễn biến quá trình khảo sát
Khảo sát dao động Offset dọc trục
16
Hình 14. Đầu chu trình (BOC), loading 1 Hình 15. Cuối chu trình (EOC), loading 1
Vị trí nhóm điều khiển 1
Thông lượng neutron
Offset dọc trục
Độ phản ứng
Vị trí nhóm điều khiển 1
Thông lượng neutron
Offset dọc trục
Độ phản ứng
17
Hình 16. Đầu chu trình (BOC), loading 5 Hình 17. Cuối chu trình (EOC), loading 5
Vị trí nhóm điều khiển 1

Thông lượng neutron
Offset dọc trục
Độ phản ứng
Vị trí nhóm điều khiển 1
Thông lượng neutron
Offset dọc trục
Độ phản ứng
Kết quả
18
Bảng 2. Kết quả fit hệ số tắt và chu kỳ dao động của Offset
và thông lượng neutron theo phương trình dao động Xenon.
y t = A
0
exp −
t
τ
Xe
sin
2πt
T
Xe
Offset (AOp) Thông lượng
τ
AOp
(h) T
AOp
(h)
τ
ϕ
(h) T

ϕ
(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
Loading1
Loading5
Kết luận và kiến nghị
19
Kết luận
(1) Nguyên nhân của dao động Offset là thanh điều khiển bị dịch chuyển.
(2) Các đặc trưng của dao động Offset được khảo sát  sự khác nhau của
dao động Offset ở đầu và cuối chu trình nhiên liệu và ở các độ làm giàu
nhiên liệu được giải thích.
Kiến nghị
(1) Thực hiện khảo sát đặc trưng của dao động Offset đối với các nhóm
điều khiển khác, đặc biệt là nhóm điều khiển 5 và 10.
(2) Nghiên cứu các phương pháp để triệt tiêu hoặc làm giảm dao động
Offset dọc trục.
Tài liệu tham khảo
20
Tiếng Việt
[1] Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, TP Hồ Chí
Minh.
[2] Ngô Quang Huy (2004), Vật lý lò phản ứng hạt nhân, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
[3] Nguyễn Tấn Đạt (2013), Tìm hiểu lò phản ứng WWER-1000 và khảo sát thông số offset ở đầu chu
trình (BOC) và cuối chu trình (EOC) của lò phản ứng WWER bằng phần mềm WWER-1000, Khoá luận
tốt nghiệp đại học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, TP Hồ Chí Minh.
[4] Nguyễn Võ Thông, Hoàng Mạnh (2011), Các công nghệ lò phản ứng và yêu cầu an toàn đối với

nhà máy điện nguyên tử, Viện KHCN Xây dựng.
[5] Viện năng 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-2000-
00061.
[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), 1 – 4.
[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), 1 – 7.
Website
[11] />21
Nhiễm độc Samari
22
U
235
Nd
149
Pm
149
Sm
149
Sm
150




 



 







 



 




Nồng độ Samari tĩnh là:










(n, f) 



+ n
1,7h