3 Формирование исходных данных 4 Исходные данные для расчета двигательной установки




Скачать 489.63 Kb.
страница2/3
Дата30.04.2016
Размер489.63 Kb.
1   2   3



- гидрида лития

Макроскопические сечения выведения нейтронов деления:





- бериллия





- гидрида лития

Допустимые флюенсы не влюяющие на работу радиоэлектронной аппаратуры:





- допустимый флюенс нейтронов





- допустимый флюенс гамма-квантов

Константы:



число Авагадро



постоянная Стефана-Больцмана



заряд электрона



постоянная Больцмана


Апроксимация функций на основе данных, взятых из графических зависимостей:









Функциональные зависимости от температуры катода:



- давления цезия



- максимальной удельной мощности ЭГЭ



- напряжения ЭГЭ

Зависимость потенциала выхода катода от температуры







Зависимость степени черноты вольфрама от температуры катода







Удельное электрическое сопротивление фольфрама и ниобия














Зависимость удельной массы ЯТЭУ от мощности










2.2. Модель ядерной энергетической установки.
Основными функциональными и конструктивными элементами ЯТЭУ являются реактор-преобразователь (РП), радиационная хащита (РЗ) и холодильник-излучатель (ХИ) (рис. 2.2.1)

Предлагаемая методика расчета является сугубо приближенной и имеющей целью определение массогабаритных характеристик ЯЭУ.


2.2.1. Модель термоэмиссионного преобразователя

В основу расчета РП положены следующие основные допущения:

- объемная доля делящегося вещества в конструкции электрогенерирующих элементов (рис. 2.2.2.) составляется более 25%, что позволяет обеспечить критичность реактора;

- размещение электрогенерирующих каналов (ЭГК) в активной зоне реактора обеспечивает отвод непреобразованного в электроэнергию тепла жидкометаллическим теплоносителем;

- активная зона реактора имеет постоянное по объему тепловыделение, что может быть обеспчено нейтронно-физическим профилированием.

1) Выбор температуры катодов, анодов и паров цезия.

Ресурс работы ЯЭУ зависит от температуры катодов и может быть выражен следующей эмперической зависимостью:





(часов)



К - интервал температур для построения графика




Температура анодов ЭГЭ выражается через температуру катодов следующей эмперической зависимостью:



.

Значения давления паров цезия найдем из экстрополированной графической зависимости давления паров от температуры катодов, а температуру паров из соотношения:



К - первичное приближение значения температуры паров цезия







2) Определяется средний удельный тепловой поток на катодах ЭГЭ.

Из таблиц определим степени черноты и удельное электрическое сопротивление катода (вольфрам) и анода (ниобий).

Из графической зависимости найдем удельную мощность ЭГЭ и напряжение.

Расчитывается средняя плотность электрического тока эмиссии:



.

Приведенная степень черноты электродов:



.

Потенциал выхода катода:




.

Определяется средний удельный тепловой поток на катодах ЭГЭ:



3) Вычисляется КПД ЭГЭ и РП.

Потери плотности электрической мощности на электродах ЭГЭ равна:



КПД ЭГЭ:



КПД РП:



- коэффициент уменьшения КПД, учитывающий деградацию



4) Тепловая мощность реактора

Найдем табличное значение удельной массы с помощью интерполирования.

Вычислим потери в соединительном кабеле (медь):















- площадь поперечного сечения кабеля



- его оптимальная масса



- потери эл. мощности в кабеле



Мощность потребляемая насосом:



-КПД насоса

Тепловая мощность отводимая холодильником-излучателем:





- удельная теплоемкость теплоносителя



Па - падение давления в тракте теплоносителя

Потребный расход теплоносителя определяется отводимой к холодильнику-излучателю тепловой мощностью:


Мощность потребляемая насосом теплоносителя:





Требуемая электрическая и тепловая мощность реактора:





5) Требуемое количество ЭГЭ

Мощность одного электрогенерирующего элемента определяется в зависимости от его площади и удельной мощности:





Требуемое количество ЭГЭ найдем как отношение требуемой электрической мощности к мошности, вырабатываемой одним ЭГЭ:



6) Расчет размеров активной зоны

Минимальный обьем активной зоны:



Начальное значение количества рядов ЭГК и ЭГЭ в них:






Количество ЭГК:





Размеры активной зоны:

- диаметр и радиус активной зоны реактора





- высота активной зоны реактора



- объем активной зоны



7) Расчет массы загрузки активной зоны

- относительный объем топлива в АЗ





- ядерная плотность








- определяется критическая загрузка ядерного топлива в АЗ



- расчитывается выгорание U за кампанию





- масса загрузки ядерного топлива



8) Масса конструктивных элементов ЭГК
- масса оболочек ТВЭЛ (катодов)



- масса анодов



- масса изоляторов



- масса несущих трубок




- масса теплоносителя в активной зоне



9) Расчет массы отражетелей

Найдем значение геометрического параметра, из условия, что в горячем состоянии АЗ реактора будет находится в критическом состоянии

В качестве первого приблежения целесообразно взять:



Рачитываем значение эффективной добавки



Определяем толщину отражателя





Массы радиального и торцевых отражателей:




10) Расчет массы реактора-преобразователя





- коэффициент, учитывающий массу конструктивных элементов, таких как силовые элементы, трубопроводы подвода теплоносителя и др.

Масса активной зоны равна сумме входящих в нее ЭГЭ с учетом заполнения пространства между ЭГЭ теплоносителем. Масса реактора- преобразователя в целом равна:


2.3. Модель теневой радиационной защиты



Цель расчета заключается в определении потребных размеров и массы радиационной защиты. При проектировании ЭУ размеры РЗ определяются, как правило, из условия ослабления нейтронного потока до безопасных величин, а затем при необходимости проверяется ослабление гамма-излучений.

Исходные данные для расчета:



- толщина отражателя



- диаметр ядерного рактора



- высота ядерного реактора



Массо-габаритные параметры РЗ рассчитываются лишь для варианта перелета. Будем считать, что потоки активных частиц на ГСО достаточно меньше перелетных и смогут быть ослаблены защитой.

1) Определяется радиус Rэ и площадь поверхности Sэ эквивалентной активной зоны:





2) Определяется плотность потока быстрых нейтронов и гамма-квантов на поверхности активной зоны:








- линейный коэффициент ослабления гамма-излучения материалами АЗ (топливо)



3) Определяется требуемая кратность ослабления нейтронного потока для автоматических (непилотируемых) КА:





- допустимый флюенс нейтронов, не влияющий на работу КА

4) Определяется толщина слоя защиты от нейтронного потока:





, где



- макроскопическое сечение выведения нейтронов материалом нейтронной защиты

- макроскопическое сечение выведения нейтронов материалом отражателя




5) Определяется требуемая кратность ослабления гамма-излучения для автоматических КА:





- допустимый флюенс гамма-квантов, не влияющий на работоспособность РЭА

6) Интенсивность гамма-излучения после прохождения гамма-квантов через слой защиты от нейтронного потока:



- коэффициент, учитывающий энергетический фактор накопления гамма-квантов конструкцией ЯЭУ



7) Кратность ослабления потока гамма-квантов в слое нейтронной защиты:







- линейный коэффициент ослабления гамма-излучения свинцом



если кратность ослабления потока гамма-квантов в слое нейтронной защиты больше чем требуемая кратность ослабления гамма-излучения, то дополнительного слоя защиты от гамма-излучения не требуется.

8) Определяются размеры и масса радиационной защиты (рис.2.3.1.) :




- радиус реактора-преобразователя



- высота РП



- высота РЗ



- расстояние между ЯР и РЗ













Объемы соответствующих слоев радиационной защиты:





Площадь поверхности радиационной защиты:


Масса блока защиты:





- толщина оболочки



- коэффициент, учитывающий массу конструкционных элементов блока радиационной защиты (узлы крепления, каналы для теплоносителя и приводов органов регулирования)



кг/м3 - плотность слоя нейтронной защиты



кг/м3 - плотность слоя защиты от гамма-излучения



кг/м3 - плотность оболочки блока РЗ


2.2.4. Модель контура отвода тепла



1) Выбор параметров холодильника-излучателя:



- количество излучающих поверхностей;



- степень черноты излучающей поверхности;



м - высота ребра



м - толщина ребра


1   2   3


База данных защищена авторским правом ©ekonoom.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница