Xe- és Sm-mérgezettség üzemviteli vonatkozásai

Xe- és Sm-mérgezettség üzemviteli vonatkozásai

9.1. ábra. A 135Xe abszorpciós hatáskeresztmetszetének energiafüggése

9.1. táblázat. A 135I és a 135Xe hasadásonkénti keletkezési gyakorisága különbözı hasadó izotópoknál és a bomlási jellemzık [27] Keletkezési gyakoriság az adott hasadó Bomlási paraméterek Hasadvány izotópnál, y i, % Bomlási állan- Felezési idı, 233 U 235 U 239 Pu 241 Pu dó, λ i, s 1 T, óra 135 I 4,884 6,386 6,1 7,694 2,89 1 5 6,7 135 Xe 1,363,228 1,87,255 2,9 1 5 9,2 Kumulált keletkezési gyakoriság, y I +y Xe, % 6,247 6,614 7,187 7,949

9.2. ábra. A xenonmérgezettség a teljesítmény függvényében a VVER 44 elsı három kiégési ciklusában a) Paks 3. blokk, 1. kampány b) Paks 3. blokk, 2. kampány c) Paks 3. blokk, 3. kampány

9.3. ábra. Zónabetöltés (Paks 1. blokk, 14. kampány) A = 3,6% B = 2,4% C = 1,6% dúsítás 59 sorszám 4A 59 4A 57 58 1A 1A 53 54 55 56 3A 1A 1A 4A 48 49 5 51 52 3A 3A 1A 1A 1A 42 43 44 45 46 47 3A 2A 3B 3A 1A 1A 35 36 37 38 39 4 41 3A 2A 2A 2A 4A 1A 4A 28 29 3 31 32 33 34 3A 2A 2A 2A 4A 1A 1A 2 21 22 23 24 25 26 27 4A 2A 2A 3A 3A 2A 1A 1A 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2A 3A 2A 2A 3A 2A 3A 1A 4A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2B 3A 2A 2A 3A 3A 3A 1A 1A 3A

9.4. ábra. Kazetta szerinti kiégéseloszlás, MWnap/kgU eff. nap 59 32,61 59 sorszám 32,61 [MWnap/kgU] 57 58,, 53 54 55 56 23,85,, 33,22 48 49 5 51 52 22,3 22,31,,, 42 43 44 45 46 47 19,6 9,56 15,53 22,87,, 35 36 37 38 39 4 41 22,93 11,1 7,89 1,58 31,27, 33,95 28 29 3 31 32 33 34 23,93 12,13 12,31 9,63 31,92,, 2 21 22 23 24 25 26 27 31,94 7,98 11,82 2,52 23,96 7,38,, 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1,42 21,99 12,2 1,57 19,79 1,67 23,53, 31,98 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1,36 22,85 7,4 12,17 2,17 22,78 23,63,, 24,51 37, eff. nap 59 sorszám 36,54 [MWnap/kgU] 59 36,54 57 58 9,96 7,59 53 54 55 56 33,72 11,42 9,37 37,56 48 49 5 51 52 31,98 32,5 12,6 1,34 7,17 42 43 44 45 46 47 29,8 21,22 24,88 32,73 1,64 7,16 35 36 37 38 39 4 41 33,16 22,94 2,3 21,95 4,37 1,31 38,27 28 29 3 31 32 33 34 34,27 24,6 24,47 21,52 41,41 12,17 9,51 2 21 22 23 24 25 26 27 41,7 2,23 23,97 31,37 34,12 19,27 11,83 7.76 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21,93 32,75 24,7 22,22 3,1 21,95 33,82 1,16 36, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 17,3 32,8 19,36 23,69 3,73 32,6 31,5 12,32 11,58 3,93

9.5. ábra. Kazetta radiális teljesítményegyenlıtlenség, Kq eff. nap 59 sorszám,36 Kq 59,36 57 58,98,72 53 54 55 56,98 1,14,92,4 48 49 5 51 52,99 1,1 1,21 1,2,69 42 43 44 45 46 47 1,2 1,17,92,97 1,5,68 35 36 37 38 39 4 41 1,2 1,21 1,26 1,14,89 1,2,4 28 29 3 31 32 33 34 1,3 1,21 1,24 1,2,94 1,23,94 2 21 22 23 24 25 26 27,97 1,24 1.24 1,9 1,1 1,21 1,2,75 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1,15 1,8 1,2 1,17 1,2 1,14 1,4 1,1,37 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1,68,98 1,2 1,16 1,5,97,8 1,25 1,17,61 37, eff. nap 59 sorszám,42 Kq 59,42 57 58,98,76 53 54 55 56,99 1,1,91,44 48 49 5 51 52 1,3 1,1 1,15,99,71 42 43 44 45 46 47 1,6 1,16,92,96 1,2,71 35 36 37 38 39 4 41 1,3 1,17 1,2 1,1,89,99,44 28 29 3 31 32 33 34 1,3 1,16 1,17 1,15,94 1,16,92 2 21 22 23 24 25 26 27,98 1,19 1,18 1,8 1,2 1,16 1,13,77 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1,17 1,7 1,16 1,16 1,6 1,15 1,2 1,,43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1,1 1,7 1,2 1,14 1,6 1,3 1,5 1,24 1,14,66

9.6. ábra.. Xenonkoncentráció relatív eloszlása (4. kampány) eff. nap A = 3,6% B = 2,4% C = 1,6% dúsítás 59 sorszám 4A 4: kampány sorsz. 1,69 N Xe /N Xe 59 4A,78 57 58 1A 1A,96,88 53 54 55 56 3A 1A 1A 1A 1,4,99,94,84 48 49 5 51 52 3A 3A 1A 1A 1A,4 1,5 1,1,96,86 42 43 44 45 46 47 3A 2A 3B 3A 1A 1A 1,3 1,2 1,9 1,4,98,86 35 36 37 38 39 4 41 3A 2A 2A 2A 4A 1A 4A 1,5 1,4 1,4 1,7 1,6,96,85 28 29 3 31 32 33 34 3A 2A 2A 2A 4A 1A 1A 1,5 1,4 1,5 1,3 1,7 1,1,94 2 21 22 23 24 25 26 27 4A 2A 2A 3A 3A 2A 1A 1A 1,7 1,4 1,5 1,5 1,5 1,2 1,,89 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2A 3A 2A 2A 3A 2A 3A 1A 4A 1,3 1,6 1,4 1,3 1,3 1,3 1,6,96,78 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2B 3A 2A 2A 3A 3A 3A 1A 1A 3A 1,4 1,4 1,2 1,3 1,4 1,4 1,5 1,2 1,,92 37, eff. nap A = 3,6% B = 2,4% C = 1,6% dúsítás 59 sorszám 4A 4: kampány sorsz. 2,15 N Xe /N Xe 59 4A,82 57 58 1A 1A,95,88 53 54 55 56 3A 1A 1A 1A 1,5,98,98,85 48 49 5 51 52 3A 3A 1A 1A 1A 1,4 1,4,99,95,86 42 43 44 45 46 47 3A 2A 3B 3A 1A 1A 1,4 1,3 1,8 1,4,96,86 35 36 37 38 39 4 41 3A 2A 2A 2A 4A 1A 4A 1,6 1,3 1,2 1,2 1,5,95,85 28 29 3 31 32 33 34 3A 2A 2A 2A 4A 1A 1A 1,6 1,4 1,4 1,3 1,6,99,93 2 21 22 23 24 25 26 27 4A 2A 2A 3A 3A 2A 1A 1A 1,7 1,2 1,4 1,5 1,5 1,1,99,88 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2A 3A 2A 2A 3A 2A 3A 1A 4A 1,3 1,6 1,4 1,3 1,5 1,3 1,5,95,82 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2B 3A 2A 2A 3A 3A 3A 1A 1A 3A 1,7 1,6 1,2 1,4 1,5,4 1,4 1,1,99,93

9.7. ábra.. A xenonmérgezettség alakulása a mérgezetlen (P1 = teljesítményő) reaktor különbözı teljesítményre (P2) történı indulása után P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2 a) T eff = b) T eff = 37 nap

9.8. ábra. A jód- és a xenonkoncentráció idıbeli alakulása teljesítményváltozáskor

9.9. ábra. A leállítás utáni jód- és xenonkoncentráció alakulása az idı függvényében

9.1. ábra. A teljesítményváltozást követı xenonmérgezettség-változás ( ρxe) a változás elıtti (P1) és utáni (P2) teljesítmény esetében (Paks 4. blokk, 1. kampány) [183]

9.11. ábra. A ρxe,cs, t és T függése a teljesítményváltozás utáni teljesítménytıl (P2-tıl) P1 = 1% esetében -2 8 ρxe,cs, % -1,8-1,6-1,4-1,2-1 -,8 T eff,nap 16 37 t, óra, % 7 6 5 4 3 T eff,nap 16 37 -,6 -,4 -,2 15 35 55 7 85 1 P 2,% 2 1 15 35 55 7 85 P 2, % 25 2 T, óra 15 1 5 T eff,nap 16 37 15 35 55 7 85 P 2, %

9.12. ábra. A Xe-mérgezettség változása a teljesítmény P1-rıl P2-re változásakor (Paks 3. blokk, P1 = 1%) [128, 129, 13]

9.13. ábra. A jód- és xenonkoncentráció, valamint a xenonmérgezettség alakulása a leállás, majd az azt követı újraindulás alatt P P,(φ ) P,(φ ) P = t I e I I e t I X X cs = X t X e X e t t ρ Xe,e ρ Xe,e ρ Xe,cs

9.14. ábra. Kétszeres teljesítményváltoztatás [183]. (P = 1--1%; eff. nap). ρxe, % -,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5-4 -4,5 1 2 3 4 5 6 7 Idı, t, óra Ujraindulás idıpontja a leállás után: t = 44, t = 6 h; t = t = 8 h, t = 12 h; t = T = 23,166 h; t = 324

9.15. ábra. Kétszeres teljesítményváltoztatás (P = 1-5-1%;, eff. nap) -,5 ρ Xe, % -1-1,5-2 -2,5-3 -3,5 1 2 3 4 5 6 7 Idı, óra t > 7 h; t = 4 h; t = t = 5,5 h; t = 8 h; t = 12 h; t = T = 5,5 h; t = 8 h.

9.16. ábra. Elképzelt napi program szerinti teljesítményváltozások (P = 1-5-1...%; eff. nap) [183] -1 1-1,5 P(t) -2-2,5 5 P, % -3 ρ Xe (t) ρ Xe, % -3,5 8 16 24 32 4 48 56 64 Idı, óra

9.17. ábra. A reaktivitásváltozás és komponenseinek változása teljesítménytranziens alatt

9.18. ábra. A teljesítmény változásakor bekövetkezı xenontranziens valós feltételek között

9.19. ábra. Az f(φ) függvény a φ neutron-fluxus függvényében f( φ ) 1,,8,6,4,2 1 12 1 13 1 14 1 15 1 16 φ, cm -2 s -1

9.2. ábra. A xenonlengés egy és három energiacsoportos vizsgálatának eredménye φ 1 Τ /φ Τ 1,2 1,1 N1G2R3PA N3G2R3PC -,9 -,8 a perturbáció vége 1 2 3 4 Idı, óra

9.21. ábra. Az energia-csoportszerke-zet hatása az eredményekre φ 1 Τ /φ Τ 1,2 1,1 N3G2R3PB N3G2R3PC N3G2R3PD -,9 -,8 a perturbáció vége 1 2 3 4 Idı, óra

9.22. ábra. A lineáris és nemlineáris kezelésmód hatása az eredményekre φ 1 Τ /φ Τ 1,5 1,25 1,,75,5 φ~2x1 12 ncm -2 s -1 nemlineáris lineáris Periódus, óra Nemlineáris 29 Lineáris 6 1 2 3 4 Idı, óra

9.23. ábra. A xenonlengés alakulása két és négy régiós kezelésben φ 1 Τ /φ Τ 1,3 2 régió 4 régió -,7 a perturbáció vége 2 4 6 Idı, óra

9.24. ábra. A csillapítási tényezı alakulása az átlagos kiégetési szint függvényében[194, 186],8,6 [194] [186] Csillapítási tényezõ, 1-1 h -1,4,2 -,2 -,4 -,6 -,8 5 76 1 15 Átlagos kiégetési szint, MWnap/t

Reaktormagasság, relatív egység 9.25. ábra. A teljesítménysőrőség axiális eloszlása a VVER 1 reaktorban két különbözı idıpontban (a két eloszlás között eltelt idı 21 óra 28 perc),9,8,7,6,5,4,3,2,1,2,4,6,8 1, 1,2 1,4 Teljesítménysőrőség, relatív egység

9.26. ábra. A szabad xenonlengés a) a neutronfluxus szabadlengése b) a jódkoncentráció szabadlengése c) a xenonkoncentráció szabadlengése

9.27. ábra. A neutronabszorbens koncentrációjának idı- és térbeli változtatása a xenonlengés szabályozásához [19]

9.28. ábra. A szabályozott xenonlengés [19] a) a neutronfluxus szabályozott lengése b) jódkoncentráció szabályozott lengése c) a xenonkoncentráció szabályozott lengése

9.29. ábra. A xenonlengés szabályozása a szabályozórudak mozgatása útján [186],8,6 szabad lengés szabályozott lengés,4 Szimmetrikus kitérés,2 -,2 -,4 -,6 -,8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Idı, óra

9.3. ábra. A VVER-44 reaktor axiális xenonlengésének következményei CAOC szabályozás nélkül [221] AO, % 6 4 2-2 -4-6 1 5 ρ Xe, % -5 Axiális egyenlõtlenségi tényezõ Szabályozó rudak pozíciója -1 3, 2,5 2, 1,5 1,,2,4,6,8 9. és 1. számú rúdcsoport Teljesítmény, relatív egység 1, 1,,9,8,7,6,5,4 1 2 3 4 5 6 7 Idõ. óra

9.31. ábra. A VVER-44 reaktor axiális xenonlengésének következményei CAOC szabályozás esetében [221] AO, % 6 4 2-2 -4-6 1 5 ρ Xe, % Axiális egyenlõtlenségi tényezõ Szabályozó rudak pozíciója Teljesítmény, relatív egység -5-1 3, 2,5 2, 1,5 1,,2,4,6,8 1, 1,,9,8,7,6,5,4 1 2 3 4 5 6 7 Idõ. óra

9.32. ábra. Az optimális szabályozás eredménye egy PWR reaktor esetében [193] Axiális kiétérés, % Teljesítmény, % 12 1 8 6-29 -3-31 -32 kiadott teljesítmény kívánt teljesítmény 4 8 12 16 2 24 Idõ, óra a) A teljesítmény és az axiális kitérés idõbeli változása 4 z 2 z, cm 2-2 z 1-4 4 8 12 16 2 24 Idõ, óra b) A teljes- és a részhosszúságú szabályozó rudak pozíciójának változása 6 T be, o C 4 2 4 2 C b, ppm -2-2 -4 4 8 12 16 2 24 Idõ, óra c) A bórkoncentráció és a hûtõvíz belépési hõmérsékletének változása -4

9.33. ábra. A 149 Sm befogási hatáskeresztmetszetének energiafüggése 1 σ a,sm, barn 1 1 1,1,1,1 1, 1 Energia, ev

9.34. ábra. Friss üzemanyagú reaktor indítása különbözı teljesítményekre,6,55,5,45 Szamáriummérgezettség, %,4,35,3,25,2 P = 15 % P = 35 % P = 5 % P = 7 % P = 85 % P = 1 %,15,1,5,, 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap

9.35. ábra. A szamáriummérgezettség alakulása különbözı tranziens üzemviszonyok esetében,8,8 Szamáriummérgezettség, %,75,7,65,6,55,5 P2 = 15 % P2 = 35 % P2 = 5 % P2 = 7 % P2 = 85 % Szamáriummérgezettség, %,75,7,65,6,55,5 P2 = 15 % P2 = 35 % P2 = 5 % P2 = 85 % Szamáriummérgezettség, %,8,75,7,65,6,55,5 P2 = 15 % P2 = 35 % P2 = 7 % P2 = 85 % P2 = 1 % Szamáriummérgezettség, %,8,75,7,65,6,55,5 P2 = 15 % P2 = 5 % P2 = 7 % P2 = 85 %,45,45,45,45,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap a) Teljesítményváltoztatás P 1 -rıl különbözı teljesítményekre friss üzemanyag esetében. P 1 = 1%. b) Teljesítményváltoztatás P 1 -rıl különbözı teljesítményekre friss üzemanyag esetében. P 1 = 7%. c) Teljesítményváltoztatás P 1 -rıl különbözı teljesítményekre friss üzemanyag esetében. P 1 = 5%. d) Teljesítményváltoztatás P 1 -rıl különbözı teljesítményekre friss üzemanyag esetében. P 1 = 35%.

9. 36. ábra. Teljesítményváltoztatás 1%-ról 5%-ra, ill. 5%-ról 1%-ra különbözı Teff-eknél,9,9,85,8,85,8 Friss üzemanyagú reaktor Teff = nap Teff = 16 nap Teff = 37 nap Szamáriummérgezettség, %,75,7,65,6,55 Friss üzemanyagú reaktor Szamáriummérgezettség, %,75,7,65,6,55,5 Teff = nap Teff = 16 nap,5,45 Teff = 37 nap,45,4,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap a) 1%-ról 5%-ra b) 5%-ról 1%-ra

9.37. ábra. Reaktor leállítása különbözı T eff -eknél 1,1 1,5 1,,95 1,1 1,5 1,,95 Friss üzemanyagú reaktor Teff = nap Teff = 16 nap Teff = 37 nap Szamáriummérgezettség, %,9,85,8,75,7,65,6, Friss üzemanyagú reaktor Teff = nap Teff = 16 nap Teff = 37 nap, Szamáriummérgezettség, %,9,85,8,75,7,65,6,55,55,5 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap,5 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap a) 1%-ról %-ra b) 5%-ról %-ra

9.38. ábra. Reaktor kiégési ciklus közbeni újraindítása különbözı Teff-eknél. 1,1 1,1 Szamáriummérgezettség, % 1,5 1,,95,9,85,8,75,7,65,6 Friss üzemanyagú reaktor Teff = nap Teff = 16 nap Teff = 37 nap Szamáriummérgezettség, % 1,5 1,,95,9,85,8,75,7,65,6 Friss üzemanyagú reaktor Teff = nap Teff = 16 nap Teff = 37 nap,55,55,5,5,45,45,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap Effektív üzemidı, T eff, nap,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap a)p = 1%, P = 5% b)p = 5%, P = 1%

9.39. ábra. Főtıelemátrakás utáni újraindítás különbözı teljesítményekre,7,7,7,7,65,65,65,65 Szamáriummérgezettség, %,6,55,5,45 P = 35 % P = 5 % P = 7 % P = 85 % P = 1 % Szamáriummérgezettség, %,6,55,5,45 P = 35 % P = 5 % P = 7 % P = 85 % P = 1 % Szamáriummérgezettség, %,6,55,5,45 P = 35 % P = 5 % P = 7 % P = 85 % P = 1 % Szamáriummérgezettség, %,6,55,5,45 P = 35 % P = 5 % P = 7 % P = 85 % P = 1 %,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap,4 1 2 3 4 Effektív üzemidõ, T eff, nap a) átrakás elıtti teljesítmény: P =1% b) átrakás elıtti teljesítmény: P = 7% c) átrakás elıtti teljesítmény: P = 5% b) átrakás elıtti teljesítmény : P = 35%