?

Log in

No account? Create an account

Берлога

Тут живёт медведь. Ну и натащено всякого. Медведем.


Entries by tag: наука

Как управлять атомным реактором - 5
_luden_
Итак, после некоторого перерыва (автор был сильно занят) мы продолжаем читать про то как же устроен и как работает атомный реактор.

Оригинал взят у victor_chapaev в Как управлять атомным реактором - 5
Как управлять атомным реактором - 5

    Итак, реактор – это не математическая точка. У него вполне приличные размеры, хотя по сравнению с гермооболочкой, в которой смонтировано основное оборудование реакторной установки, он и представляется маленьким. Даже активная зона, малая часть реактора, велика – высота ее более трех с половиной метров, диаметр (условный, ибо форма ее в плане отнюдь не идеальный круг) – порядка 3.3 метра. В таком большом объеме может много чего поместиться, а также могут сложиться разные условия в разных местах.

    Например, утечка нейтронов. Понятно, что где-то в середине, метрах в полутора от любого края, возможность нейтрону улететь за пределы активной зоны, и тем самым погибнуть для общего дела, крайне невелика. Кстати, этот факт вовсе неочевиден. У быстрого реактора эта вероятность гораздо больше, и, с точки зрения реакторной физики, он куда больше похож на математическую точку.

    Почему же тепловому нейтрону так трудно добраться до края активной зоны? Потому, что реактор заполнен замедлителем. Для ВВЭР-1000 это обычная вода. Вероятность столкнуться с ядром водорода велика, при этом нейтрон рассеивается, теряет направление, и продолжает свой полет уже в другую сторону. Траектория его уже не прямая, а представляет собой случайные блуждания в объеме. По такой траектории выбраться наружу довольно затруднительно. Гораздо вероятнее, что он поглотится где-то внутри, и, скорее всего, вызовет новое деление. Если же нейтрон родился (вернее, закончил замедление) около границы, вероятность того, что кривая его вывезет наружу, выше.

    Такое поведение тепловых нейтронов напоминает диффузию (да и является ею в конечном итоге). Поэтому для расчета нейтронного потока в реакторе решают уравнение диффузии для нейтронного газа. Тут-то мы и можем увидеть, как отличается нейтронный поток в разных частях реактора.

Read more...Collapse )


Как управлять атомным реактором - 4
_luden_
Очередная часть рассказа о том, как устроен атомный реактор и как им управлять.
Сегодня разговор снова пойдёт про ксеноновое отравление.
Но в немного более сложных условиях.

Оригинал взят у victor_chapaev в Как управлять атомным реактором - 4
Как управлять атомным реактором - 4
   Когда я давным-давно учился на физика на рабочем месте, мои наставники различали три вида ксеноновых процессов. Про два из них мы уже говорили. Один из них – йодная яма – хоть и колоритен и впечатляющ, но проявляется только после остановки реактора. А мы с вами сейчас учимся управлять реактором на мощности. Поэтому для нас она не существенна.
   Второй – стационарное отравление – действует как раз на мощности. Мои наставники понимали под стационарным отравлением постепенное накопление ксенона после выхода реактора на постоянный уровень мощности и установление его постоянной, стационарной (или равновесной) концентрации. Как же влияет этот процесс на управление реактором и что должен делать оператор в это время?
   Да ничего особенного. Процесс этот медленный, занимает часы и сутки. Но масштабы его впечатляют. Отравление ксеноном компенсируют уменьшением концентрации борной кислоты в воде первого контура. Накапливающийся ксенон поглощает все больше и больше нейтронов, но оператор вводит в контур чистый конденсат, плотность ядер бора в воде снижается, и общее поглощение нейтронов остается на прежнем уровне. А значит, и коэффициент размножения остается таким же, как был до отравления.
   Вот как выглядит этот процесс, будучи промоделирован штатной расчетной программой.
   Краткий комментарий, для тех, кого этот график не впечатлил. Практически за двое суток из-за отравления концентрация борной кислоты снизилась с 11.2 до 8.8 г/кг (это такие единицы измерения), то есть на 2.4 грамма (так эти единицы обзывают на сленге). В дальнейшем, если реактор будет работать на постоянной мощности до самого конца кампании, эта концентрация снизится с 8.8 г/кг до 0, компенсируя выгорание топлива. Кампания эта будет длиться 500 суток. То есть за день будет выгорать, как у нас говорят, бора чуть менее двух сотых грамма. На самом деле выгорает уран 235, накапливаются шлаки, но оператор компенсирует это вводом чистой воды в контур, и со стороны кажется, что выгорает бор.
   А ксенон за двое суток «сожрал» целых 2.4 грамма! Это же 120 дней работы реактора на полной мощности!
   Вот такие могучие процессы происходят в первую пару суток работы реактора после подъема мощности. Операторам приходится быть внимательными – если после установления стационарной концентрации ксенона подпитываться чистым для компенсации выгорания можно понемногу раз в двое-трое суток, то в первые дни это надо делать несколько раз в смену, да еще и помногу.
   Поэтому и положение управляющей группы стержней в это время меняется довольно сильно, хотя в остальное время она неизменно выставлена на максимально допустимой высоте в 92%. Вспомним, из-за чего это происходит, сделав небольшое повторение пройденного.
Read more...Collapse )


Как управлять атомным реактором - 3
_luden_
Третья часть рассказа про работу атомного реактора.
Потихоньку в ней появляются формулы.
Пока простые :)

Оригинал взят у victor_chapaev в Как управлять атомным реактором - 3
Как управлять атомным реактором - 3

    В прошлом посте я описал безбедную жизнь оператора реактора, которому ничего не надо делать, чтобы реактор ровно и надежно выдавал свою номинальную мощность. Зачем же тогда длительная учеба в профильном ВУЗе, многолетняя подготовка на рабочем месте? Посмотрим же, что может омрачить идиллию, царящую на блочном щите…

    Для начала расскажу одну историю. Я уж не помню, где я ее прочитал, и чем она, в конце концов, закончилась для ее участников. Дело было в конце сороковых. Впервые был построен реактор большой мощности, который мог наработать достаточное количество плутония. При пуске реактора и выходе его на запланированную мощность операторы заметили, что чтобы удерживать мощность на постоянном уровне, им приходится все выше и выше извлекать управляющие стержни, как будто бы компенсируя выгорание топлива. В горячке пуска и освоения мощности на это не обратили внимания, списав, видимо, на неточный расчет критики и мощностного коэффициента реактивности (тогда с компьютерами совсем туго было). Тем более что через день – два это прекратилось, и реактор заработал стабильно и ровно на радость конструкторам.

    Самое страшное случилось потом. Реактор остановили, видимо, чтобы выполнить короткий ремонт. И через несколько часов хотели снова пустить. Но он не хотел пускаться! Сколько ни вытаскивали управляющие стержни операторы, коэффициент размножения нейтронов так и не достиг единицы. Часы шли за часами. Важнейшее задание партии и правительства было на грани срыва! Чем это грозило ученым и конструкторам, говорить, наверное, не надо. Были проверены все расчеты, проведена ревизия всех систем. Ничего! Прошел день или два. Отчаявшиеся ученые еще раз, напоследок, пытаются пустить чертов реактор, и – о чудо! Реактор пускается, как ни в чем не бывало! Научная честь спасена! Говорят, так был открыт изотоп ксенона 135.

    Я рассказал эту красивую старинную легенду для того, чтобы поделиться удивительным для меня открытием – были времена, когда о ксеноне-135 люди вообще не знали! Сердце отказывается верить, но разум говорит – да, если люди сейчас о чем-то знают, то были времена, когда люди этого не знали. Вот если сейчас люди чего-нибудь не знают, то неизвестно, настанут ли времена, когда об этом будут знать. А тут уж точно.

    О, этот ксенон-135! Сколько голов было сломано, чтобы учесть все эффекты, которые он вносит в управление реакторами, сколько крови и слез операторских выпито им за долгие годы развития атомной энергетики. Надменные лодочники и бээнщики, презрительно поглядывая на остальных, высокомерно говорят: «У нас такое высокое обогащение, что ваш ксенон нам пофиг!». И им завиидуют!

    В чем же дело? Дело в том, что изотоп ксенона 135 является на сегодняшний день самым лучшим поглотителем нейтронов, известных человечеству. Если способность поглощать нейтроны у большинства ядер исчисляется десятками, сотнями, на худой конец, тысячами барн, то у ксенона-135 – это более трех миллионов барн! Хорошо, что он нестабилен и быстро распадается (это и спасло ученых и конструкторов первого мощного реактора). Но что он вытворяет, прежде чем распасться, это надо видеть!

    Он как бы шутит и играет с оператором, и шутки его не всегда безобидны. И тот оператор, который почуял его характер, нашел с ним общий язык, будет оператором хорошим. А кто нет, будет мучиться всю жизнь, и никогда не полюбит свою работу.

    Это было, конечно, шуточное введение. Но, как говорится, все события имели место быть, а совпадения не случайны.

    Откуда же берется ксенон-135 в реакторе?
Read more...Collapse )


Как управлять атомным реактором - 2
_luden_
Продолжение замечательного рассказа про то, как устроен и как управляется ядерный реактор.
Рекомендую к прочтению :)

Оригинал взят у victor_chapaev в Как управлять атомным реактором - 2
Как управлять атомным реактором - 2

    Любое управление подразумевает наличие цели, которую стремиться достигнуть управляющий. Какой может быть цель управления атомным реактором? Например, хорошая, годная цель – добиться, чтобы реактор стабильно и устойчиво работал на максимально допустимой мощности. Как может показаться после чтения предыдущего поста, для этого оператору вообще ничего не надо делать.

    И действительно, день, два реактор без вмешательства оператора будет работать устойчиво и стабильно, выдавая постоянную мощность, которую требует от него автоматический регулятор турбины. Но мы забыли, что ядерное топливо в реакторе выгорает. Что же произойдет, когда часть ядерного топлива, предназначенного к сжиганию в текущей кампании, сгорит?

Read more...Collapse )


Как управлять атомным реактором
_luden_
Редкий материал я перепощиваю.
Но этот - однозначно перепоста заслуживает.

Оригинал взят у victor_chapaev в Как управлять атомным реактором
Как управлять атомным реактором


   Очень обидно, когда люди путают мгновенные нейтроны с быстрыми, а запаздывающие с замедленными. С этим надо что-то делать, положить этому конец, в конце концов! А сколько басен ходит про то, как сложно управлять атомным реактором, что операторы ходят там, буквально, по ниточке, вот-вот реактор взорвется, если чуть недоглядеть. А то заглохнет совсем, пока оператор обед кушает…

   Всё совсем не так! Может, это будет несколько постов. Про то, как же на самом деле управляют атомным реактором, и что с ним можно делать, а что нельзя.

   Картинка наверху – для привлечения внимания. Что на ней изображено, будет ясно в дальнейшем. Но, по крайней мере, реактор ВВЭР-1000 в разрезе, показанный справа, вы, наверное, узнали. Графики и цветограммы слева имеют отношение к управлению реактором в разных режимах.

   Начну, пожалуй, с конца. С управления реактором на энергетических уровнях мощности. Хотя обычно сначала рассказывают про то, как меняется поток нейтронов в реакторе на минимально контролируемом уровне мощности, а потом уж переходят к рассмотрению работы на тех самых энергетических уровнях. Но мой подход можно оправдать. Во-первых, на энергетическом уровне мощности реактор работает подавляющее большинство времени. А во-вторых, до управления реактором на мощности редко добираются интересующиеся, утомившись чтением более ранних разделов учебника.

Ежели кому интересно, прошу под кат…Collapse )


Любопытство
_luden_
Привет, читатель.

Главные герои этого мультфильма - наблюдатели.
Они изучают аномалию в далёком Космосе.
Вот только темпераменты у них разные.

Как ты думаешь, кто из них более эффективен как исследователь?
А почему?

СмотретьCollapse )

Это мой резервный журнал.

Здесь только кросспост.
Основной пост лежит тут: http://luden.dreamwidth.org/1348431.html

Я буду рад комментарию в любом из двух журналов.
Ведь раз вы комментируете, значит вам - нравится.

Исполнитель: "Myrath". Песня: "Beyond The Stars".
_luden_
19 августа 1960 года человечество сделало очередной шаг в Космос.
На околоземную орбиту был успешно выведен "Спутник-5" - первый в мире КА, предназначенный для вывода на орбиту и последующего возвращения на Землю живых существ.
Экипаж КА был смешанный и состоял из двух собак (Белки и Стрелки), сорока мышей, пары крыс и ряда растений.
Спутник был оборудован телекамерой, снимавшей поведение собак в полёте.
20 августа 1960 года "Спутник-5" благополучно приземлился.

Читать дальше и слушать песнюCollapse )

Это мой резервный журнал.

Здесь только кросспост.
Основной пост лежит тут: http://luden.dreamwidth.org/1319965.html

Я буду рад комментарию в любом из двух журналов.
Ведь раз вы комментируете, значит вам - нравится.

Исполнитель: "Stratovarius". Песня: "Learning To Fly".
_luden_
Сегодня ракеты имеют десятки профессий, как мирных, так и военных.
А ведь всего 80 лет назад они только учились летать.

Нет, обычные пороховые ракеты известны с глубокой древности, но они имели ограниченный радиус действия и могли поднимать только самих себя.
А самое главное, они строились по наитию, без научной базы.

Читать дальше и слушать песнюCollapse )

Это мой резервный журнал.

Здесь только кросспост.
Основной пост лежит тут: http://luden.dreamwidth.org/1319045.html

Я буду рад комментарию в любом из двух журналов.
Ведь раз вы комментируете, значит вам - нравится.

Исполнитель: Warren Smith. Песня: "Uranium Rock".
_luden_
1 августа 1943 года, в американском городе Ок-Ридж, начал работу завод по обогащению урана.
Кстати, сам город Ок-Ридж был основан всего за три года до начала работы завода.
Специально как площадка для обогащения урана.
И слушать мы сегодня будем песню, которая так и называется "Урановый рок" :)

СлушатьCollapse )

Это мой резервный журнал.

Здесь только кросспост.
Основной пост лежит тут: http://luden.dreamwidth.org/1310949.html

Я буду рад комментарию в любом из двух журналов.
Ведь раз вы комментируете, значит вам - нравится.

Испонитель: Homer Harris. Песня: "Atomic Bomb Blues".
_luden_
1 июля 1946 года на атолле Бикини раздался мощный взрыв.
Гигантское грибовидное облако взметнулось к небу.
Оно было образовано атомной бомбой мощностью 23 килотонны, взорванной на высоте около 160 метров над атоллом.
Так началась операция "Перекрёстки", целью которой стало изучение воздействие ядерного оружия на военные корабли.
А чтобы лучше понимать, что будет происходить с экипажем атакуемых кораблей, во время взрывов на них были размещены подопытные животные.


Тот самый взрыв, прогремевший 70 лет назад.

Читать дальше и слушать песнюCollapse )

Это мой резервный журнал.

Здесь только кросспост.
Основной пост лежит тут: http://luden.dreamwidth.org/1292233.html

Я буду рад комментарию в любом из двух журналов.
Ведь раз вы комментируете, значит вам - нравится.