RU2602507C1 - Method of generating power pulse of pulse nuclear reactor - Google Patents
Method of generating power pulse of pulse nuclear reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2602507C1 RU2602507C1 RU2015145558/07A RU2015145558A RU2602507C1 RU 2602507 C1 RU2602507 C1 RU 2602507C1 RU 2015145558/07 A RU2015145558/07 A RU 2015145558/07A RU 2015145558 A RU2015145558 A RU 2015145558A RU 2602507 C1 RU2602507 C1 RU 2602507C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactivity
- nuclear reactor
- time
- power
- precursors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C1/00—Reactor types
- G21C1/02—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/28—Control of nuclear reaction by displacement of the reflector or parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при управлении импульсными ядерными реакторами.The invention relates to the field of nuclear engineering and can be used to control pulsed nuclear reactors.
Известен способ формирования импульсов мощности посредством модулятора реактивности, примыкающего к активной зоне реактора и выполненного в виде двух отражателей расположенных соосно, применяемый в импульсном реакторе ИБР-2 [Шабалин Е.П. Импульсные реакторы на быстрых нейтронах. М.: Атомиздат, 1976; с. 89-101].There is a method of generating power pulses by means of a reactivity modulator adjacent to the reactor core and made in the form of two reflectors arranged coaxially, used in an IBR-2 pulse reactor [Shabalin EP Fast neutron pulsed reactors. M .: Atomizdat, 1976; from. 89-101].
Формирование импульсов мощности происходит за счет периодического изменения реактивности реактора ИБР-2 в результате перемещения части отражателя по отношению к активной зоне реактора при вращении модулятора реактивности. Заданная частота вращения модулятора реактивности позволяет получить определенные параметры импульса мощности (частоту следования импульсов в реакторе, длительность импульса, энерговыделение в импульсе, максимальную мощность в максимуме импульса). Конструкцией модулятора реактивности предусмотрено четыре частоты следования импульсов, отличающихся скоростью вращения модулятора.The formation of power pulses occurs due to a periodic change in the reactivity of the IBR-2 reactor as a result of the movement of a part of the reflector with respect to the reactor core during rotation of the reactivity modulator. The given frequency of rotation of the reactivity modulator allows one to obtain certain parameters of the power pulse (pulse repetition rate in the reactor, pulse duration, energy release in the pulse, maximum power in the maximum pulse). The design of the reactivity modulator provides four pulse repetition frequencies that differ in the speed of rotation of the modulator.
Недостатком известного способа является невозможность обеспечения движения модулятора реактивности по закону изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени, так как характеристики модулятора реактивности не могут быть оперативно изменены, что не позволяет формировать импульсы мощности с требуемыми параметрами.The disadvantage of this method is the inability to ensure the movement of the reactivity modulator according to the law of change in the reactivity of a pulsed nuclear reactor from time to time, since the characteristics of the reactivity modulator cannot be promptly changed, which does not allow generating power pulses with the required parameters.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ формирования импульсов мощности ядерного реактора путем модуляции реактивности посредством движущегося модулятора, состоящего минимум из трех коаксиальных цилиндров, охватывающих активную зону по высоте [Устройство для модуляции реактивности ядерного реактора. А.с. СССР на изобретение №387621, опубл. 15.05.1985].Closest to the technical nature of the claimed method is a method of generating power pulses of a nuclear reactor by modulating reactivity by means of a moving modulator consisting of at least three coaxial cylinders covering the active zone in height [Device for modulating the reactivity of a nuclear reactor. A.S. USSR for the invention No. 387621, publ. 05/15/1985].
Формирование импульсов мощности происходит при вращении цилиндров с дискретно нанесенным на боковые поверхности поглотителем нейтронов за счет периодического изменении поверхности поглощения. Меняя количество вращающихся цилиндров и их скорость вращения, можно получать импульсы мощности с различной скважностью.The formation of power pulses occurs when the cylinders are rotated with a neutron absorber discretely applied to the side surfaces due to a periodic change in the absorption surface. By changing the number of rotating cylinders and their rotation speed, it is possible to obtain power pulses with different duty cycle.
Недостатком известного способа является невозможность обеспечения движения модулятора реактивности по закону изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени, так как в нем варьируется только скважность импульсов, что не позволяет формировать импульсы мощности с требуемыми параметрами.The disadvantage of this method is the inability to ensure the movement of the reactivity modulator according to the law of change in the reactivity of a pulsed nuclear reactor from time to time, since it only varies the duty cycle of the pulses, which does not allow the formation of power pulses with the required parameters.
Задача изобретения заключается в исключении указанного недостатка, а именно в обеспечении движения модулятора реактивности импульсного ядерного реактора по закону изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени для формирования импульсов мощности с требуемыми параметрами.The objective of the invention is to eliminate this drawback, namely, to ensure the movement of the reactivity modulator of a pulsed nuclear reactor according to the law of change in the reactivity of a pulsed nuclear reactor from time to time to generate power pulses with the required parameters.
Для исключения указанного недостатка в способе формирования импульсов мощности импульсного ядерного реактора, обеспечивающем модуляцию реактивности, в импульсном ядерном реакторе при движении модулятора реактивности в пределах активной зоны импульсного ядерного реактора предлагается:To eliminate this drawback in the method of generating power pulses of a pulsed nuclear reactor providing modulation of reactivity in a pulsed nuclear reactor when the reactivity modulator moves within the active zone of a pulsed nuclear reactor, it is proposed:
- по требуемым параметрам импульса мощности задавать зависимость мощности реактора от времени и функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов;- according to the required parameters of the power pulse, set the time dependence of the reactor power and the decay function of the delayed neutron precursors;
- рассчитывать по соотношению реактивность импульсного ядерного реактора с использованием заданных функций распада предшественников запаздывающих нейтронов и зависимости мощности реактора от времени;- to calculate the reactivity of a pulsed nuclear reactor using the specified decay functions of the delayed neutron precursors and the dependence of the reactor power on time;
- включать орган регулирования реактивности в виде кнопки;- include a reactivity control in the form of a button;
- запускать орган управления движения модулятора реактивности, состоящий из электродвигателя, приводов и элементов передачи движения модулятора реактивности в виде поглотителя и отражателя нейтронов;- launch the reactivity modulator motion control body, consisting of an electric motor, drives and elements of the motion transmission of the reactivity modulator in the form of an absorber and neutron reflector;
- движение модулятора реактивности обеспечивать согласно соотношению, учитывающего изменение реактивности импульсного ядерного реактора во времени.- the movement of the reactivity modulator to provide in accordance with the ratio, taking into account the change in reactivity of a pulsed nuclear reactor in time.
Соотношение (1), по которому рассчитывают реактивность импульсного ядерного реактора, следует из уравнения кинетики ядерного реактора в интегро-дифференциальной форме [Юферов А.Г. О численном решении интегральных уравнений точечной нейтронной динамики ядерного реактора. Препринт ФЭИ-2977. 2003. - 36 с.], учитывает взаимосвязь следующих параметров: r - реактивность, 1/с; n - мощность, Вт; - натуральный логарифм мощности реактора; t - время, с; τ - переменная интегрирования по времени, с; h - функция распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с и определяют по:Relation (1), by which the reactivity of a pulsed nuclear reactor is calculated, follows from the kinetics equation of a nuclear reactor in integro-differential form [Yuferov A.G. On the numerical solution of the integral equations of the point neutron dynamics of a nuclear reactor. Preprint FEI-2977. 2003. - 36 p.], Takes into account the interconnection of the following parameters: r - reactivity, 1 / s; n is the power, W; - natural logarithm of reactor power; t is the time, s; τ - time integration variable, s; h is the decay function of the delayed neutron precursors, 1 / s and is determined by:
В одном частном случае реализации способа предлагается функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов задавать в виде конечного набора ее значений, а расчет реактивности импульсного ядерного реактора выполнять по соотношению (2), представляющему собой запись уравнения (1) в конечно-разностном виде, и учитывающему взаимосвязь следующих параметров: r - реактивность, 1/с; n - мощность, Вт; h - функция распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с; Т - шаг по времени для расчета мощности реактора, с; k, - индексы, соответствующие определенному моменту времени:In one particular case of the method, it is proposed that the decay function of the delayed neutron precursors be set in the form of a finite set of its values, and the reactivity of a pulsed nuclear reactor should be calculated according to relation (2), which is a record of equation (1) in a finite-difference form, and taking into account the relationship of the following parameters: r - reactivity, 1 / s; n is the power, W; h is the decay function of the delayed neutron precursors, 1 / s; T is the time step for calculating the reactor power, s; k - indices corresponding to a particular point in time:
В другом частном случае реализации способа предлагается функцию распада предшественников запаздывающих нейтронов задавать в виде набора экспонент:In another particular case of the implementation of the method, it is proposed that the decay function of the delayed neutron precursors be set in the form of a set of exponentials:
а расчет реактивности импульсного ядерного реактора выполнять по соотношению (4), получаемому при подстановке (3) в (1), и учитывающему взаимосвязь следующих параметров: r - реактивность, 1/с; n - мощность, Вт; βэф - эффективная доля запаздывающих нейтронов; Λ - время генерации мгновенных нейтронов, с; a j - доля предшественников запаздывающих нейтронов, λj - постоянная распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с; j - индекс, соответствующий номеру группы предшественников запаздывающих нейтронов; t - время, с; τ - переменная интегрирования по времени, с:and the reactivity of a pulsed nuclear reactor should be calculated according to relation (4), obtained by substituting (3) in (1), and taking into account the relationship of the following parameters: r - reactivity, 1 / s; n is the power, W; β eff is the effective fraction of delayed neutrons; Λ is the instantaneous neutron generation time, s; a j is the fraction of precursors of delayed neutrons, λ j is the decay constant of the precursors of delayed neutrons, 1 / s; j is the index corresponding to the number of the group of precursors of delayed neutrons; t is the time, s; τ - time integration variable, s:
Примеры конкретного осуществления способа.Examples of specific implementation of the method.
Пример 1. Для получения импульса мощности с требуемыми параметрами в виде синусоидальной положительной полуволны с амплитудой А, частотой синусоидального колебания , фоновым значением мощности n0, задают зависимость мощности реактора от времени по соотношению:Example 1. To obtain a power pulse with the required parameters in the form of a sinusoidal positive half-wave with amplitude A, the frequency of the sinusoidal oscillation , the background value of power n 0 , set the dependence of the reactor power on time by the ratio:
Затем подставляют зависимость (5) в соотношение (4) и получают необходимый закон изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени (6), по которому выполняют движение модулятора реактивности импульсного ядерного реактора.Then, the dependence (5) is substituted into relation (4) and the necessary law of change in the reactivity of a pulsed nuclear reactor versus time (6) is obtained, along which the reactivity modulator of a pulsed nuclear reactor is executed.
где , 0≤t≤Δ; Δ - ширина импульса, с; А - амплитуда импульса; - частота синусоидального колебания, Гц; n0 - фоновый уровень мощности, Вт.Where , 0≤t≤Δ; Δ is the pulse width, s; A is the pulse amplitude; - frequency of sinusoidal oscillation, Hz; n 0 is the background power level, W.
Закон изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени (6) для генерации импульса мощности в форме синусоидальной положительной полуволны с амплитудой 100 относительных единиц, шириной 20 мс, частотой синусоидального колебания 25 Гц и фоновом уровне мощности 1 относительная единица в случае использования в формуле (6) констант запаздывающих нейтронов, приведенных в таблице, и времени генерации мгновенных нейтронов, равном 0,001 с, проиллюстрирован графиком на фиг. 1.The law of change in the reactivity of a pulsed nuclear reactor as a function of time (6) for generating a power pulse in the form of a sinusoidal positive half-wave with an amplitude of 100 relative units, a width of 20 ms, a sinusoidal frequency of 25 Hz and a background power level of 1 relative unit when used in formula (6) the delayed neutron constants shown in the table and the instantaneous neutron generation time of 0.001 s are illustrated in the graph in FIG. one.
Пример 2. Для получения импульса мощности с требуемыми параметрами в виде формы импульса - треугольник, скорости нарастания s и ширины импульса Δ задают зависимость мощности реактора от времени по соотношению:Example 2. To obtain a power pulse with the required parameters in the form of a pulse shape - a triangle, slew rate s and pulse width Δ specify the dependence of the reactor power on time by the ratio:
Затем подставляют зависимость (7) в соотношение (4) и получают необходимый закон изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени (8) по которому выполняют движение модулятора реактивности импульсного ядерного реактора.Then, the dependence (7) is substituted into relation (4) and the necessary law of the change in the reactivity of the pulsed nuclear reactor versus time (8) is obtained along which the reactivity modulator of the pulsed nuclear reactor is moved.
где s - скорость нарастания/спада импульса, 1/с.where s is the pulse rise / fall rate, 1 / s.
Закон изменения реактивности импульсного ядерного реактора от времени (8) для генерации треугольного импульса мощности со скоростью нарастания 99900 с-1 и шириной 20 мс в случае использования в формуле (8) констант запаздывающих нейтронов, приведенных в таблице, и времени генерации мгновенных нейтронов, равном 0,001 с, проиллюстрирован графиком на фиг. 2.The law of change in the reactivity of a pulsed nuclear reactor as a function of time (8) for generating a triangular power pulse with a slew rate of 99900 s -1 and a width of 20 ms if delayed neutron constants are given in the table (8) and the instant neutron generation time is equal to 0.001 s, illustrated by the graph in FIG. 2.
Технический результат - формирование требуемых импульсов мощности импульсного ядерного реактора. Он достигается за счет движения модулятора реактивности по соотношению, учитывающему изменение реактивности импульсного ядерного реактора от времени.The technical result is the formation of the required power pulses of a pulsed nuclear reactor. It is achieved due to the movement of the reactivity modulator in a ratio that takes into account the time variation of the reactivity of a pulsed nuclear reactor.
Claims (3)
где
r - реактивность, 1/с;
n - мощность, Вт;
h - функция распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с;
k - индекс, соответствующий определенному моменту времени;
l - индекс, соответствующий определенному моменту времени;
T - шаг по времени для расчета мощности, с.2. The method according to p. 1, characterized in that the decay function of the delayed neutron precursors is set in the form of a finite set of its values, and the reactivity of a pulsed nuclear reactor is calculated by the ratio:
Where
r is the reactivity, 1 / s;
n is the power, W;
h is the decay function of the delayed neutron precursors, 1 / s;
k is the index corresponding to a specific point in time;
l is the index corresponding to a specific point in time;
T - time step for calculating power, s.
где
r - реактивность, 1/с;
n - мощность, Вт;
βэф - эффективная доля запаздывающих нейтронов;
Λ - время генерации мгновенных нейтронов, с;
a j - доля предшественников запаздывающих нейтронов,
λj - постоянная распада предшественников запаздывающих нейтронов, 1/с;
j - индекс, соответствующий номеру группы предшественников запаздывающих нейтронов;
t - время, с;
τ - переменная интегрирования по времени, с. 3. The method according to p. 1, characterized in that the decay function of the delayed neutron precursors is set in the form of a set of exponentials, and the reactivity of a pulsed nuclear reactor is calculated by the ratio:
Where
r is the reactivity, 1 / s;
n is the power, W;
β eff is the effective fraction of delayed neutrons;
Λ is the instantaneous neutron generation time, s;
a j is the fraction of precursors of delayed neutrons,
λ j - decay constant of precursors of delayed neutrons, 1 / s;
j is the index corresponding to the number of the group of precursors of delayed neutrons;
t is the time, s;
τ - time integration variable, s.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145558/07A RU2602507C1 (en) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | Method of generating power pulse of pulse nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145558/07A RU2602507C1 (en) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | Method of generating power pulse of pulse nuclear reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2602507C1 true RU2602507C1 (en) | 2016-11-20 |
Family
ID=57760047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015145558/07A RU2602507C1 (en) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | Method of generating power pulse of pulse nuclear reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2602507C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3047483A (en) * | 1960-10-06 | 1962-07-31 | Polak Henri | Nuclear energy reactors |
US3079315A (en) * | 1957-05-16 | 1963-02-26 | Commissariat Energie Atomique | Nuclear reactor control |
US3489646A (en) * | 1963-04-24 | 1970-01-13 | Siemens Ag | Method of pulsating or modulating a nuclear reactor |
SU1429809A1 (en) * | 1987-01-12 | 1991-07-15 | Предприятие П/Я Г-4665 | Method of generating pressure pulse in nuclear reactor |
-
2015
- 2015-10-22 RU RU2015145558/07A patent/RU2602507C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3079315A (en) * | 1957-05-16 | 1963-02-26 | Commissariat Energie Atomique | Nuclear reactor control |
US3047483A (en) * | 1960-10-06 | 1962-07-31 | Polak Henri | Nuclear energy reactors |
US3489646A (en) * | 1963-04-24 | 1970-01-13 | Siemens Ag | Method of pulsating or modulating a nuclear reactor |
SU1429809A1 (en) * | 1987-01-12 | 1991-07-15 | Предприятие П/Я Г-4665 | Method of generating pressure pulse in nuclear reactor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2015112360A (en) | DESIGN CALCULATION OF ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE FILTERS FOR USE WITH ENERGY CONVERTERS | |
JP2014528069A5 (en) | ||
Akiyama et al. | High-performance pulsed-power generator controlled by FPGA | |
Tom et al. | Experimental confirmation of nonlinear-model-predictive control applied offline to a permanent magnet linear generator for ocean-wave energy conversion | |
RU2602507C1 (en) | Method of generating power pulse of pulse nuclear reactor | |
WO2011149276A3 (en) | Cooking apparatus and operating method thereof | |
JP2019500707A5 (en) | ||
CN102749786A (en) | Synchronous sequential control method for rotating disc type mechanical shutter | |
RU2016133707A (en) | METHOD AND DEVICE FOR MANAGING HEATING FOOD INGREDIENTS | |
JP2014232241A5 (en) | ||
RU2014105298A (en) | METHOD FOR LASER PROCESSING OF NON-METAL MATERIALS | |
CN107234336A (en) | A kind of laser processing and device of dynamic regulation pulse energy and time interval | |
CN101517520B (en) | Laser controller | |
CN105720864B (en) | Decelerating through motor frequency gives method, frequency converter and system | |
CN105430731A (en) | Control equipment, wireless router and control method thereof | |
RU2014153892A (en) | CONTROL FREQUENCY CONTROLLED PULSE POWER SUPPLY UNIT FOR POWER SUPPLY OF GRADIENT MAGNETIC RESONANCE SYSTEM COILS | |
CN103336411A (en) | Liquid crystal box with micro groove structure, manufacture method thereof and method based on the liquid crystal box and for controlling laser series tuning with voltage change | |
JPWO2021245818A5 (en) | ||
JP2015028694A5 (en) | ||
Hong-bin et al. | Stepper motor SPWM subdivision control circuit design based on FPGA | |
RU161423U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC SUPPRESSION OF VIBRATION OF MILL-MIXING UNIT | |
CN104037609A (en) | Pulse laser beam producing device | |
BR112016025468A8 (en) | apparatus for conducting a method for treatment | |
CN103840362A (en) | High-repetition-frequency pulsed laser, acousto-optic Q switch of high-repetition-frequency pulsed laser and driver of acousto-optic Q switch | |
JP2015534279A5 (en) |