Zkušenosti s provozem palivových vsázek VVER-440

v JE Dukovany

aneb

„Co nemohlo být v původním projektu VVER-440“

Březen 2014

Josef Bajglved.odd.projektování a bezp.hodnocení vsázek EDU

Obsah

1. Úvod

2. Základní pojmy

3. Popis VVER-440

4. Palivový cyklus VVER-440

5. Výpočty a monitorování AZ

6. Může se objevit něco nového po X letech provozu?

7. Místo závěru

2

Úvod – I

„Jadernou energetiku nelze budovat bez velkorysosti.“

Prof.Ing.Čestmír Šimáně, DrSc. – „čaj o páté – CLM“

„Nechoď s dělem na vrabce.“

František Vala (G M.Budějovice - středoškolský profesor matematiky )

3

Úvod – II

1865 – Maxwellovy rovnice

1881 – 1.vodní elektrárna na světě

1882 – 1.veřejná parní elektrárna na světě

1889 – 1.veřejná elektrárna v českých zemích (Praha)

1954 – 1.jaderná elektrárna (Obninsk)

1972 – spuštění A-1

1978 – spuštění 1.bloku V-1 (typ V230)

1984 – spuštění 1.bloku V-2 (typ V213)

1985 – spuštění 1.bloku JE Dukovany (typ V213)

2000 – spuštění 1.bloku JE Temelín

4

Úvod – III

Fyzika je vědní obor, který zkoumá zákonitosti přírodních

jevů.

Aplikovaná fyzika → Fyzika jaderných reaktorů

Fyzika jaderných reaktorů (=reaktorová fyzika) je obor,

který zkoumá zákonitosti přeměny a přenosu energie v

jaderném reaktoru – teoretická, experimentální.

5

Základní pojmy: VVER-440

• lehkou vodou chlazený, lehkou vodou moderovaný energetický

reaktor (водо-водянный энергетический реактор)

=> tlakovodní reaktor (PWR)

6

I.O – primární okruh

II.O – sekundární okruh

terciární (chladicí) okruh

Základní pojmy reaktorové fyziky

Jaderná reakce – reakce částice (n, p, γ) s atomovým

jádrem.

Štěpná řetězová reakce

neřízená (jaderný výbuch)

řízená (jaderný reaktor).

Okamžité a zpožděné neutrony.

Dceřinná jádra (štěpné trosky).

7

Základní pojmy: Jaderná bezpečnost

Jaderná bezpečnost je schopnost jaderného zařízení

a jeho obsluhy zabránit nekontrolovatelnému rozvoji štěpné

řetězové reakce (reaktorová fyzika)

zabránit šíření Ra látek do životního prostředí (bariéry – pokrytí paliva, hermetické prostory)

a omezovat následky nehod.

(zákon č.18/1997 Sb.)

8

Jaderná bezpečnost a aktivní zóna

9

VVER-440 heterogenní (palivo je odděleno od chladiva) vodo-vodní energetický reaktor (lehká voda je současně

moderátor i chladivo)

==> Požadavky na vlastnosti paliva a chladiva.

Jaderná bezpečnost a palivo

10

Požadavky na konstrukci palivové kazety:

neutronově-fyzikální („optimální“ vodo-uranový poměr, nízká neštěpná absorpce neutronů v jednotlivých materiálech kazety => Zr)

termomechanické (tepelná stálost paliva => UO2 ve formě keramiky)

termohydraulické (zaručený odvod tepla z paliva do chladiva – keramika-plyn-pokrytí-chladivo)

mechanické (tuhost konstrukce, odolnost materiálů proti radiačnímu poškození, dlouhodobá stálost)

Jaderná bezpečnost a chladivo

11

Požadavky na chladivo:

neutronově-fyzikální (nízká absorpce neutronů v chladivu => čistá voda bez příměsí)

řídící (H3BO3 – záchyt neutronů na B-10)

chemické (vhodná hodnota pH resp.redox-potenciálu => nutnost neutralizace – VVER – KOH (PWR – LiOH))

příměsi a korozní produkty (co nejnižší obsah => používání čistých chemikálií, čištění chladiva a I.O)

VVER-440 – reaktor

12

Studené chladivo

Horké chladivo

Pohony HRK

Blok ochranných trub

Aktivní zóna

Dno šachty reaktoru

VVER-440 – aktivní zóna

• 312 pracovních kazet (PK)

• 210 měření teploty na výstupu z kazet (TČ)

• 36 měření neutronového toku (SPND/DPZ)

• 37 pohybujících se regulačních kazet (HRK) – 6 skupin

• palivová a absorpční část spojená vloženou tyčí s pohonem HRK

• Palivové proutky – trojúhelníková mříž

• Kazeta – šestiúhelník

→ lze využít 60°symetrie při výpočtech a kontrole palivových vsázek

13

VVER-440 – aktivní zóna – měření teplot

14

1

2

3

4

5

6

Kazeta 34/1

10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

18 17 16 15 14 13 12 11 02 02 11 20 28 35 42 48 53 57 5919

27 26 25 24 23 22 21 20 03 11 03 12 21 29 36 43 49 54 58

34 33 32 31 30 29 28 04 12 20 04 13 22 30 37 44 50 55

41 40 39 38 37 36 35 05 13 21 28 05 14 23 31 38 45 51 56

47 46 45 44 43 42 06 14 22 29 35 06 15 24 32 39 46 52

52 51 50 49 48 07 15 23 30 36 42 07 16 25 33 40 47

56 55 54 53 08 16 24 31 37 43 48 08 17 26 34 41

58 57 09 17 25 32 38 44 49 53 09 18 27

59 10 18 26 33 39 45 50 54 57 10 19

19 27 34 40 46 51 55 58 59

41 47 52 56

59 57 53 48 42 35 28 20 11 02 02 11 12 13 14 15 16 17 18 19

58 54 49 43 36 29 21 12 03 11 03 20 21 22 23 24 25 26 27

55 50 44 37 30 22 13 04 20 12 04 28 29 30 31 32 33 34

56 51 45 38 31 23 14 05 28 21 13 05 35 36 37 38 39 40 41

52 46 39 32 24 15 06 35 29 22 14 06 42 43 44 45 46 47

47 40 33 25 16 07 42 36 30 23 15 07 48 49 50 51 52

41 34 26 17 08 48 43 37 31 24 16 08 53 54 55 56

27 18 09 53 49 44 38 32 25 17 09 57 58

19 10 57 54 50 45 39 33 26 18 10 59

59 58 55 51 46 40 34 27 19

56 52 47 41

1.

1. SMYČKA

2. SM

YČ

KA

3. SMYČKA4. S

MYČKA

5. S

MY

ČK

A

6. SMYČKA

3. 4. 1.

4. 6. 2. 6. 3.

3. 2. 5. 5. 2. 4.

4. 2. 5. 5. 2. 3.

1. 6. 5. 6. 5. 6. 1.

3. 6. 2. 6. 4.

1. 4. 3. 1.

SK

SKSK

SK

SK SK

TK 06

TK 07

TK

09T

K 10

TK 12

TK 13TK 15

TK 16

TK

18

TK

01

TK 03TK 04

Sk. symetrie 34

Sektor

34/1TČ

34/2TČ

34/3-

34/5-

34/4TČ

34/6TČ

VVER-440 – aktivní zóna – měření n-toku (DPZ)

15

10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

18 17 16 15 14 13 12 11 02 02 11 20 28 35 42 48 53 57 5919

27 26 25 24 23 22 21 20 03 11 03 12 21 29 36 43 49 54 58

34 33 32 31 30 29 28 04 12 20 04 13 22 30 37 44 50 55

41 40 39 38 37 36 35 05 13 21 28 05 14 23 31 38 45 51 56

47 46 45 44 43 42 06 14 22 29 35 06 15 24 32 39 46 52

52 51 50 49 48 07 15 23 30 36 42 07 16 25 33 40 47

56 55 54 53 08 16 24 31 37 43 48 08 17 26 34 41

58 57 09 17 25 32 38 44 49 53 09 18 27

59 10 18 26 33 39 45 50 54 57 10 19

19 27 34 40 46 51 55 58 59

41 47 52 56

59 57 53 48 42 35 28 20 11 02 02 11 12 13 14 15 16 17 18 19

58 54 49 43 36 29 21 12 03 11 03 20 21 22 23 24 25 26 27

55 50 44 37 30 22 13 04 20 12 04 28 29 30 31 32 33 34

56 51 45 38 31 23 14 05 28 21 13 05 35 36 37 38 39 40 41

52 46 39 32 24 15 06 35 29 22 14 06 42 43 44 45 46 47

47 40 33 25 16 07 42 36 30 23 15 07 48 49 50 51 52

41 34 26 17 08 48 43 37 31 24 16 08 53 54 55 56

27 18 09 53 49 44 38 32 25 17 09 57 58

19 10 57 54 50 45 39 33 26 18 10 59

59 58 55 51 46 40 34 27 19

56 52 47 41

IV

III

II

I

24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62

25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

13

14

15

16

17

18

19

20

21

2223

12

1.

1. SMYČKA

2. SM

YČ

KA

3. SMYČKA4. S

MYČKA

5. S

MY

ČK

A

6. SMYČKA

3. 4. 1.

4. 6. 2. 6. 3.

3. 2. 5. 5. 2. 4.

4. 2. 5. 5. 2. 3.

1. 6. 5. 6. 5. 6. 1.

3. 6. 2. 6. 4.

1. 4. 3. 1.

36 kanálů - 7 detektorů/kanál- 1 fónový vodič

VVER-440 – EX-CORE měření – ionizační komory

16

04

05

07

08

1213

16

17

20

21

23

24

18

19

10

11

03

22

06

10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

18 17 16 15 14 13 12 11 02 02 11 20 28 35 42 48 53 57 5919

27 26 25 24 23 22 21 20 03 11 03 12 21 29 36 43 49 54 58

34 33 32 31 30 29 28 04 12 20 04 13 22 30 37 44 50 55

41 40 39 38 37 36 35 05 13 21 28 05 14 23 31 38 45 51 56

47 46 45 44 43 42 06 14 22 29 35 06 15 24 32 39 46 52

52 51 50 49 48 07 15 23 30 36 42 07 16 25 33 40 47

56 55 54 53 08 16 24 31 37 43 48 08 17 26 34 41

58 57 09 17 25 32 38 44 49 53 09 18 27

59 10 18 26 33 39 45 50 54 57 10 19

19 27 34 40 46 51 55 58 59

41 47 52 56

59 57 53 48 42 35 28 20 11 02 02 11 12 13 14 15 16 17 18 19

58 54 49 43 36 29 21 12 03 11 03 20 21 22 23 24 25 26 27

55 50 44 37 30 22 13 04 20 12 04 28 29 30 31 32 33 34

56 51 45 38 31 23 14 05 28 21 13 05 35 36 37 38 39 40 41

52 46 39 32 24 15 06 35 29 22 14 06 42 43 44 45 46 47

47 40 33 25 16 07 42 36 30 23 15 07 48 49 50 51 52

41 34 26 17 08 48 43 37 31 24 16 08 53 54 55 56

27 18 09 53 49 44 38 32 25 17 09 57 58

19 10 57 54 50 45 39 33 26 18 10 59

59 58 55 51 46 40 34 27 19

56 52 47 41

6. 6.5.5.1. 6.

5. 3.2.5.4. 2.

5. 4.2.5.3. 2.

1.

2. 6.6.3. 4.

3. 4.1. 1.

4. 3.1. 1.

IV BS

III

II

2. 6.6.4. 3.

I

24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62

25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

0102

09

14

15

05, 07, 13, 15, 21, 23 - komory MP pro účely diagnostiky

Zbývající kanály

HL

LL

LoP A LoP B

02 11

01 14

DIV ILoP A LoP B

10 19

09 22

DIV IILoP A LoP B

18 03

17 06

DIV III

04, 08, 12, 16, 20, 24 - kanály bez instrumentace

Palivový cyklus - přehled

17

1.6, 2.4, 3.6%

Začátek provozu

4-letá kazeta

Gd-2M

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

3.82% Gd-1

Gd-2

5-letá kazeta

minulost budoucnost

Gd-2+

Gd-2M+

Typy palivových kazet I

18

profilovaná (3.82 %)(1998)neprofilovaná (1.6, 2.4, 3.6 %)(1985)

4.0 %U235 (84)

3.6 %U235 (24)

centrální trubka

3.3 %U235 (18)

1.6/2.4/3.6 %U235 (126)

centrální trubka

Typy palivových kazet II

19

Gd-2 (4.25 %)(2005)

4.4 %U235 (84)

4.0 %U235 (30)

4.0 %U235 + 3.35 %Gd2O3 (6)

centrální trubka

3.6 %U235 (6)

4.6 %U235 (84)

4.0 %U235 (30)

4.0 %U235 + 3.35 %Gd2O3 (6)

centrální trubka

3.6 %U235 (6)

Gd-2M (4.38 %)(2009) – pro 105% Nnom

VVER-440 – palivo I

20

Palivové kazety

• pracovní (stabilní)

• regulační (pohyblivé)

Kazeta se skládá

• ze 126 palivových proutků Φ 9,1mm – trubka ze Zr

• v nich jsou tabletky UO2 Φ 7,6mm

s centrálním otvorem Φ 1,2mm

• obálky a distančních mřížek – Zr

• hlavice a patice – nerezová ocel

VVER-440 – palivo – změny I (historie)

21

Cílem změn je zlepšit fyzikální vlastnosti aktivní zóny

- snížit parazitní absorpci neutronů a zlepšit tzv.vodo-uranový poměr:

• materiál distančních mřížek – ocel → Zr

• tloušťka obálky kazety – 2,0mm → 1,5mm

• výška palivového sloupce – 242cm → 248cm (+ 6kgU/kazeta)

• rozteč proutků – 12,2mm → 12,3mm

VVER-440 – palivo – změny II (2014)

22

současná hodnota budoucí hodnota

tloušťka trubičky, mm 0.65 0.57

průměr tabletky, mm 7.60 7.80

centrální otvor, mm 1.2 0

průměrná velikost zrna, μm 10 min. 25

Palivový cyklus ČEZ, a.s.

23

Přední část PC(Centrála)

Střední část PC(OREF)

Zadní část PC(Centrála)

• zajištění kontraktu na palivo• licencování paliva• nákup paliva• doprava paliva na JE

• plánování a bezpečnostní hodnocení pal.vsázek • evidence JM• manipulace s palivem• provozování palivových vsázek

• nakládání s použitým jaderným palivem (po vyvezení z MSVP)

• trvalé uložení PJP

Palivový cyklus obecně

24

Palivový cyklus

Bezpečnost Hospodárnost

Licencování paliva

Bezpečnostní analýzy

Výpočetní aparát

Monitorovací systém

Sledování provozu

Plánování cyklů

Optimalizace palivových vsázek (OPTIMAL/OPTIMAX, ATHENA)

Palivový cyklus - podpora jaderné bezpečnosti

25

Bezpečnostní analýzy

N-F modely

TH-modely

TM-modely

(poproutkovévýpočty, Monte-Carlo,zpřesňovánímodelů apod.)(subkanálová analýza,

CFD, zpřesňovánímodelů apod.)

(zpřesňovánímodelů apod.)

(best-estimate analýzy,zpřesňování modelůapod.)

Vývoj palivového cyklu v EDU

26

Projektový tříletý cyklus schéma out-in-in průměrně 116 kazet

Čtyřletý cyklus schéma in-in-in-out (L3P – Low Leakage Loading Pattern) zavedení profilovaných kazet s obohacením 3.82% U-235 průměrně 87 kazet

Přechod na pětiletý cyklus od roku 2003 kazety s gadoliniem 4.38% U-235 (2005 4.25% U-235) průměrně 72 kazet

Typy vsázek

27

4.38 %

3.6 %

2.4 %

3.82 %

1.6 % čerstvá

2. rokem

3. rokem

4. rokem

5. rokem

tříletá čtyřletá

pětiletá

Výpočetní nástroje

1. Neutronově-fyzikální výpočty:

- MOBYDICK (1980) (ŠJS: V.Krýsl, M.Lehmann, J.Šůstek a kol.)

- jazyk FORTRAN, počítače – od Tesla 200 po servery s OS HP-UX

- diferenční řešení difúzní rovnice (hrubá a jemná síť)

- nodální řešení difúzní rovnice (ve vývoji – ZČU)

2. Optimalizace palivových vsázek:

- OPTIMAL/OPTIMAX (1994) (ÚJV Řež: M.Lehmann)

- jazyk FORTRAN, počítače – vícejádrové servery s OS HP-UX, pseudoparalelizace

- NF řešič – MOBYDICK; ad hoc optimalizační algoritmy

3. Optimalizace palivových vsázek:

- ATHENA (2004) (ZČU: R.Čada)

- jazyk C, počítače – vícejádrové počítače, pseudoparalelizace

- NF řešič – MOBYDICK; optimalizační algoritmy

28

Optimalizace palivových vsázek (OPTIMAL/OPTIMAX)

29

NF výpočty – poproutkové rozložení výkonu

30

Pozice 54

NF výpočty – rozložení výkonu v kazetě č.54

31

NF výpočty – poproutkové rozložení vyhoření

32

Využití výpočtu poproutkového rozložení výkonu

33

Relativní fluence neutronů na TNR

34

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 290.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

Číslo vsázky

Rel

ativ

ní fl

uenc

e ne

utro

nů n

a T

NR

Realizované vsázkyNavržené vsázky 1444 MWth

Navržená vsázka 231444 MWth

Relativní měrná fluence neutronů na TNR

35

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 290.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

Číslo vsázky

Rel

ativ

ní m

ěrn

á fl

uen

ce n

eutr

on

ů n

a T

NR

Realizované vsázkyNavržené vsázky 1444 MWth

Navržená vsázka 231444 MWth

Monitorování stavu aktivní zóny

1. Spouštění:

- ANMS (VÚJE Trnava: M.Sedláček, M.Eľko, M.Minarčín a kol.)

- on-line sběr dat, vyhodnocování jednotlivých spouštěcích úloh

2. Monitorovací systém SCORPIO-VVER:

- 1996; ÚJV Řež + ŠJS Plzeň, IFE Halden, Chemcomex Praha, VÚJE Trnava

- moduly: DAM, IDATP, 3DREC, SIM, CHECK, LOG, KRITEX, PES

- on-line sběr a vyhodnocování dat; rekonstrukce rozložení výkonu v AZ

- programy – MOBYDICK, TH-BLOK(C)

3. Databáze provozních stavů :

- XGBASE (1993) (ÚJV Řež: M.Pecka)

- jazyk C, server HP-UX – obsahuje historii celého provozu EDU

- on-line sběr vybraných měřených dat

- grafický komunikační modul

36

Kauza „Nesymetrie teplotních měření“ – zjištění ~1994

37

Vývoj průměrných nesymetrií teplotních měření na 1. - 4. bloku EDU(Tef = 20)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Rok

Prů

měr

ná

nes

ymet

rie

[°C

]

1. blok

2. blok

3. blok

4. blok

Nesymetrie: δ(i) = Tmax(i) – Tmin(i) ≥0

i … sk.symetrie

Kauza „Nesymetrie teplotních měření“

38

KAZ

BOT – dolní deska

DŠR – horní deska

termočlánky

škrticí clony

Nesymetrie zůstávají dlouhodobě na stejných pozicích, nestěhují se s kazetami

=> Priorita analýz: 1. Termočlánky2. Kazety3. Průtok kazetami (VČR)

Kauza „Nesymetrie teplotních měření“

39

1. Prověření kvality tepelného kontaktu termočlánků

Působením HO3

Působením HO3 - povytažení termočlánků

Odstavení HO1 (20%Nnom)

2. Odstavení HCČ (50%Nnom)

3. Měření při změně pHPK

4. Sledování míst výskytu nesymetrií

5. Vizuální kontroly VČR

Kauza „Nesymetrie teplotních měření“

40

Působením HO3

povytažené termočlánky

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1640 1650 1660 1670 1680 1690 1700 1710 1720 1730 1740Relativní čas (s)

10-57 25/1 04-47 25/2 14-29 25/4 20-39 25/5 18-53 25/6

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500

Čas (s)

Kauza „Nesymetrie teplotních měření“

41

Ø 50 H8

Ø 76

M 85

Škrticí clona

Dno šachty reaktoru

Dno koše AZ

Koncovka kazety

Ø 96

Ø 105

Kauza „Nesymetrie teplotních měření“

42

Vliv odstavení a připojení HCČ

0

20

40

60

80

100

120

PPPPPP PPPPPP PPPPPP PPPPPP PPPPPP POPOPO POPPPO PPPPPO PPPPPO

Nr,

Qr

(%)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

Nes

ymet

rie (

°C)

Nesymetrie N Qr

Kauza „Nesymetrie teplotních měření“

43

Pro kalibraci přípravku byla použita maketa clony

Pro kalibraci přípravku byla použita 1. clona

Počet výskytů průměrů clon v intervalu 47 - 52 mm (4. blok / 2006)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26

12 12

26

3134

28

2221

30

24

1518 20

6 5

0 0 0 0 0

05

101520253035404550556065707580

47,0 47,5 48,0 48,5 49,0 49,5 50,0 50,5 51,0 51,5 52,0

průměr clony

četn

ost

i

M1

Počet výskytů průměrů clon v intervalu 47 - 52 mm (4. blok / 2009)

0 0 0 0 0 24

13 13

24

32

26 26

19 19 19

13 13

19

27

20

12

4 42 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

05

101520253035404550556065707580

47,0 47,5 48,0 48,5 49,0 49,5 50,0 50,5 51,0 51,5 52,0

průměr clony

četn

ost

i

M1

Počet výskytů průměrů clon v intervalu 47 - 52 mm (4. blok / 2010)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

10

18

30

38

49

62

50

35

13

6

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

05

101520253035404550556065707580

47,0 47,5 48,0 48,5 49,0 49,5 50,0 50,5 51,0 51,5 52,0

průměr clony

četn

ost

i

M1

Pro kalibraci přípravku byla použita maketa clony

Stav po „čištění” kalibrem

Kauza „Podkritičnost“ - popis

Tzv. kritický experiment (= uvedení aktivní zóny do stavu, při němž lze udržovat

požadovaný výkon – jedná se o standardní provozní stav reaktoru) je součástí každého

spouštění po výměně paliva. Spouštěcí aparaturou je kontrolována míra podkritičnosti AZ

odvozená ze signálů ionizačních komor:

44

n(t)

n)(C.

n(t).

n(t)

Λ β t)( 00

i

6

1

tdt

dn

ii

kde

n(t) – signál IK

n0 – hodnota signálu IK na počátku experimentu

ρ0 – počáteční podkritičnost

Ci – hustota mateřských jader i-té skupiny zpožděných neutronů

β, λi – podíl zpožděných neutronů a rozpadová konstanta pro i-tou skupinu mateřských jader

Λ – střední doba života neutronů

(1)

Kauza „Podkritičnost“ - teorie

45

Závislost převrácených četností na hmotnosti

U-235 v aktivní zóně

Zdroj neutronů (ZN) – je umístěn ve středu AZ

1,2 – IK je umístěna příliš blízko k ZN

3 – IK je umístěna ve „správném“ místě

4 až 8 – IK je příliš daleko od ZN

8 – IK je umístěna v reflektoru

Kauza „Podkritičnost“ – co se stalo - příklad

46

Očekávané chování

Kauza „Podkritičnost“ - vysvětlení

47

Protože se křivky z našich experimentů začaly chovat nelineárně, bylo možno učinit na

základě teorie závěr, že IK je příliš blízko ke zdroji neutronů. Jestliže však uvážíme, že

pozice IK jsou dány projektem reaktoru a chování podkritičnosti u mnoha předchozích

vsázek bylo takřka ideální, lze dovodit, že se muselo stát něco se zdrojem neutronů.

ZN se musel přesunout k okraji AZ !

Poslední palivové vsázky byly typu L3P, což znamená, že palivo na okraji AZ má vyšší

vyhoření (tedy také vyšší obsah transuranů) než předchozí palivové vsázky.

Signál IK tedy obsahuje neutrony ze štěpné řetězové reakce,

kterou sledujeme, a neutrony ze spontánního štěpení

transuranů (tzv.nezávislý vnější zdroj neutronů).

Je třeba najít korekci.

Kauza „Podkritičnost“

Lze zavést korekci ve tvaru poměru

)0(

)0(;

)0(

)0(mAZ

mIKm

cAZ

cIKc

a rozdílu (=korekce signálu IK)

00N IKmAZ

mIK NN

Za předpokladu, že

1

1*)0(N IKmIKN

po dosazení dostaneme korekci,

mc

1

1*)0(tn* mIK

mIK NtN

kterou odečteme od měřené hodnoty signálu IK

a n*(t) dosadíme do rovnice (1)

Kauza „Podkritičnost“ – výsledek I

49

s korekcí

bez korekce

Kauza „Podkritičnost“ – výsledek II

50

s korekcí

bez korekce

Poděkování

V této prezentaci využil výsledky mnoha pracovníků odboru reaktorové fyziky EDU, jimž

patří můj velký dík.

Vřelé díky patří mnoha dalším kolegům z ČEZ i z různých českých, slovenských a

mezinárodních institucí, s nimiž jsem měl tu čest spolupracovat při řešení různých úkolů.

51

Místo závěru

52

1. Palivový cyklus (PC) VVER-440 (tedy i EDU) není

ukončen.

2. Přibližujeme se k hranici současných možností.

Další vývoj PC musí být řízen s využitím

nejnovějších poznatků z reaktorové fyziky,

termohydrauliky AZ i termomechaniky paliva.

3. Vývoji v oblasti PC musí odpovídat i vývoj v dalších

oblastech provozu JE.

…a nakonec

53

2014 Terra incognita

Hic sunt leones

2025-45

Palivový cyklus EDU

1985