tf-tv ЪЪЪъ - T F. Pazdera, M. Valach TESTOVÁNÍ PROGRAMU PIN NA EXPERIMENTECH ZE ZPRÁVY CENPD - 218 Report Řež - srpen - 198
NUCLEAR RESEARCH INSTITUTE ŘEŽ - CZECHOSLOVAKIA INFORMATION CENTRE
&JV 5385 - T F. Pazdera, M. Valach TESTOVAKÍ PROGRAMU PIN NA EXPERIMENTECH ZE ZPRÁVY CENPD - 218 Report Řež - srpen - 198
- - ^M.>» IPKÍVÍ 'pr.:va se zabývá čalsíia ovóřcii:.; vh^.iri'-.v'.i programu III- pro ter::.omechanl ok» z ~ <í*l-. vír.í ;^ivovýo:: Minků lehkovodních r>:.=.-:t: rv.. l;=va :;rl"-;;' :;*.dii /1/, v^ '.fer- " л.ivt.ler.a -. vr,l cás', cveřování programu, a -.isle :. v vrí;;.'e v!v.-- : iio.-t ггс.^то-ги pro ;чс;.с:imí výpočty pali.vov_.ch :lánki lehkovodr.ich ref;.«:icru. EVALUTICr! O? SODS pí:; r -.,.:' -..SÍrT?? "M RíiGRT 3EIIPL - 216 Л a 1 rac t ilis report describes fut:i-;r evalution of с--.pater code FI\* - ooáe for thcr.r.cr.eor.ar.t :ь1 '...del 1 i.ng of light water reactor íyftl г:--". ТЬ<> report supplement- 1 the itod-.,''1/.. i" -.r.i r и -ca-r: ""'jd the first car*: or Í..ore evs! ;tio!i, ar.d coníirrr.í- rui e'oiitv oř tne c..e. 'Г stationary moč2ll:ng oř llibt TOI;.' react r ři-,1 ride. (Z) Nuclear Г'чге'тгг. íotti tut<; - řež i^n >.кие -,/ecí.<j;;i jv4kio
isah:. Abstrakt str.. \п<;.-_., '. /ybrané modely použití v ргокгаши, i. Přepočet Jednotlivých experimentů. j 4.1. Variai t& A j 4.2. Varianta H..... T 4.3. Varianta С 1С 4.4. Varianta D.4. ohodnoceni programu.;' '"věr.
r "ft vclně na"-".z'-j'e :.н :'-' i..-i.::. integráiríi.uo terr.oaechnnickéiio aodelu oalá:i'íovjd:r..l.c reaktoru?_г. /1/..-. ov- --'voní.*? v tomto p:"!padě pjužitc -з~-.ч::усп. I-. 1- г J. :>.ге r.;:r: Oťr.i i:.te>-ralnic:;.-íodí-lů palivových ^l.nxi /../. :""3f г ^ "rcfiklí --; "í :Í-THÍL>-I'. ' -_,-'-/!-"-kter-' 'íprav-/ i.íaadněiší iil? v :-.!..;. V, --:-.- :-!'.,.-i ; Г*"; ;sou ^veder.;'?,ь-ли s úd^^í puolíkova-. '. "' r = tř kapitole Jt. ;rcvo :.-::.; ; jdn:";::" vr;rauu a rovovuríni s оя^а*.- :t s i, : o.'.r;-!i ;e Loir.?. E o."sat".--.i..-.-.-! 2í or^řra-t. -řlfr.'* -hodnv s ICI.Í;.IV ; ' ih rsakt^ri.?ro :;o2'u:ov '.ni kontakt::i t omezen?.. Praiiíoe teplot v palivu, línku a akumulované energie v palivu :f:u.iovar.;b'.i v /2/ a /6/..:;> v?;-. V;. ; ".A.IU.vii..'.') ct-; ioležite.íší směny zabudované v pro írc/til"i uveueny pouze гянг.у na.;-.o; saaair..*-.' - 1л": rr.odel :.*<ťstr'.,ko o o n.li".oi, Tioiel io^mf i кчсэ paliva, modely uvolňování v.ly ': 'лг-:'я- o '.'-_ Lva 'i "eep ro/.rytí. i'eznair. ho-ir.ot řídíoích prom-jtmý :h pro»;ra-.vdne :v.;'."!.:, :h v oele atuaii,,*.veden v tat. 3.1..' ; ::ÍC.:I:, uuyod:.. :.OÚ«± re.--*.:"j.-. JC. ;.-. i', VS, '.'počet i e va>ik provalen p' ilii'-i a ro - tri.; oe ;ť c.:átrír.4 ',-' ' p"vnt v :.v. o our"...,ik4':e "jvina i:i :>"< i::o<;;-'-,:ni. iv-liko -i t- der.nif ikv:e rnlivn,'e к.,<_.-,.:i r.:.wi,?-... ["'.Vd/t], kit В,..., :ча-:.k:nv:r.-i. '. ni..". v.-:"." > pul lva ДГ.... ;>: aiv-op v;t n.-. Ir: 1SN J В. E'; > ^ i' ; 1,8 n. -, и í ó J < Ь ;L " I V P>T,Ob v. i hu.4t.ota h''".llvi!, ':.!.. u "ij i Vři :o'/ гш ;: -.-!/.'.o:,. ;Lv.v.jlr -'ui:' ::-ulu :jtopeni 7, p.illva. Ste.iri'-.inko :,.:!; 'ú/. :'. *".'.. uvcir.--:. p'j yr. ;.-'o:' produktů štěpeni z niliva.'e -..1. '..-.. ';-<:.".. L - r. ',.:.!.',: z.úvlalé nouze ni topí ')!', "o-io.. i,,.,.,... ','-,',]. '... 1 "1.о-!;ч.т."' ;Ь; ooti^lto 1 :nofír;:..' in-
г с 8 1С 12 НОС 18 2 Г " 22 26 р,65,315,185,2712,7394,8975,971 1, - Časoví závislý model /5/ počítá lokální relativní únik plynných produktu štěpení z paliva v závislosti na Saša. t [hod], lokální teplota, T [ к], hustota paliva <j> [* Тн] a předešlá osařovaoí historii. Lok;!lni relativní únik plynných produktu štěpení ua konci «-toho časového kroku je určen vztahem (2) i*1 1-1 kde (2) it, [h] dálka i-tého časového kroku, Pj [mol/h] rychlost produkce plynných produktu štípení v i-tám časovém Intervalu, n. [moll anoiatví plynných produktů štěpení uvolněných na konci i-tého časového intc valu stanovaná vztahem (3). nnj - p ±. [atj (1 - exp (-к ± At ± ))J C^, [I - exp (-k ± и\.^)\, kde k i (3) C. [moll množství plynných produktu štěpení neuvolněných z paliva na konci i-tého časového intervalu (C. "A Pj otj - п ± ), Ъ ±.,25. exp (-148/T), k A *= exp (-6Э2/Т 33,95 -,338. f ). Creepová deformace materiálu pokrytí je v programu PIH korelována závislostí (4) z /5/. 1, С/Г/ - ТГГ" -1/2.. k. ř. { / G 7 + B. e ). e. t, kde (4) k - 5,129. 1 _29 В - 7,252. 1 2» С - 4,967. Ю -8 ; R - 1,987 l [1/s] - orsspová rychlost, ф [n/m 2 si- tok rychlýoh neutronů (E >1 MeV), fr- [Pa] - napětí, t [ш] - 5as a T [ K] - teplotě. -cdrobný popis ostatníoh modelů uvazovaných v programu PIN Je uveden v /3/. ICDP - 1 IDSWL - IGEH - NTIME** - ICOR - IGROW - 1 ICOND - ISWBL - 1 ICREP» -1 ILEfIN * N 2 JrtEř* - IPEAK ** - HCLAD IDENSP - 1 IPRPL X " - NCLADf - IECO - 1 IRELOC - 1 NFLX - IEC 1 IRELSE N7LXÍ IEPD - 1 IRL» U7UEL - IEPSW - 1 IRSTR - 2 NFUELJ» IEXPAK 1 ISTOR «1 HOH IGAS «1 IT "" - NPW** - ICRACK - 1 MINI - NPRFlť" - Tabulka 3.1.» Stínám řídíoích proměnných standardní uvaíovanýoh v předkládaných výpočtech - 2 v x pro PIN-1, IbKWIN - 9 PIN-3, ILEWT.N» 8 XK hodnoty proměnných IPEAK,IPROFL, IT.NPOW.NPRFlL a NTIME se míní dle konkrétního zadání ozařovací historie.
4.?ŘS?O?ST JE:::on.nrfcK Ехгнзгггпгтв Programem PIK byly přepočteny čtyři varianty palivových článku ozaačaných A С /2/, přičeš: varianta В sestávala ze dvou Slánku a různou ozařovací historii. Články byly osař' \- r.y v různých reaktorech. Roseau nejdůležitějších parametrů je pro přehled uveden v tab. 4.1. Ve všech případech byla к disposici řada experimentálních údajů. Teploty v centru paliva r-.ěřené temoélánky nebo stanovení na základě metalografického rozboru, sevístvi štěpných produktů uvolněných z paliva, axiální a radiální deformace pokrytí, eezera palivo pokryti ve studeněn stavu a velikost vytvořeného centrálního otvoru v palivu. Grafická znázornění výsledků bylo poněkud upraveno oproti /2/, tak aby bylo přehlednější a příno porovnatelné s výsledky programu PIU. Vynášená body představují vidy koncovou hodnotu časového kroku s konstantním výkonem. Hodnota po skokové směně výkonu není vynesena. Jednotlivé body jsou pro přehled spojeny úsečkami, které však mezi body nerepreaentují skutečný stav ve kterém se palivový článek nachází. Popis jednotlivých článků a osařovacich podmínek je úplný, aby bylo možno provést dle zprávy i testováni jiných programu. Tabulka 4И.t Parametry palivových článků Parametr íarianta A Varianta В Varianta С Varianta D Rozmezí Hustota paliva, % TH Densifikace paliva,* TH Průměr paliva, mm SJezera palivo pokrytí (na poloměru,mm Tlouštka pokrytí, mm Norm ilni tlak He, MPa Tiskový spád na pokryjí, "Fa Maximální lintilrr.i výlcon t kw/m Maximální tok rychlých neutronů, 1 n/m s Střední vyhoření, MWd/t 95,5 1, 12,54,3,47,1 2,79 54,5 3,3 95Ю I - 26 96,3 18,55,55,546,1 7,89 65,9 1, 1538 I - 264 97,6 18,55,55,546.1 7,89 68,9 1, 2,1 94,25 4,5 7,42,7,546,33 61,,1 1699 93, 3,5 9,64,18,66,1 13, 26,1 7,5 132 93,*97,6 * 4,5 7,42*18,55,3*,18,47*,66,1 *,33 13 26,1*68,9,1 * 7,5 2,1*1699 4.1. Varianta A Jako varianta A je označeno přepočítání experimentu provedeného AB Atoeenergi v letech 1965 a 1966 na těžkevodním varném reaktoru Kalden v Norsku /2/. Popis parametrů palivového článku je uveden v tab. 4.1.1. V tab. 4.1,2» je uvedeno axiální rozložení výkonu v palivovém článku. Závislost některých údajů na lineárním výkonu je v tab. 4.1.3 a v tab. 4.1.4 Je ozařovací historie obr. 4.1.1. Výsledky modelování palivového článku programem PIN Jsou vyneseny na obr. 4.1.2 4.1.4. V tab. 4.1.5 Jsou porovnány predikce teplot v centru paliva s teplotami měřenými termočlánkem a v tab. 4.1.6 Je porovnána predikce množství uvolněného plynu z paliva s experimentem, Článek byl přepočítán programem FIN dvakrát. Jednou se standardním modelem uvolňování plynných produktů z paliva /6/ (označeno jako PIB-1) a po druhé a časově závislým modelam /5/ (označeno jako PIN-Э). Experimentálně zjištěné uvolnění Štěpných produktů z paliva činilo 2,3$. Vvpočet PIB-1 dával hodnoty 8,f/6«S a PIN-3 3,26*, což v druhém příoedá je v relativně uobré shodě s experimentem. Teploty v centru paliva 4. axiálního segmentu byly měřeny termočl.-ínkem. Při vyhoření OMWd/t byly v závislosti na výkonu změřeny teploty 543,3 C, 971,1 C a 1437,e C. ObSma výpočty programem PIN byly stanoveny prakticky totožné teploty 519,4 C, 869,2 C a 1313, C. Při vyhoření 471 UY»d/t byly uměřeny teploty 596,9 C, 132,2 C a 1232,2 C. Vypočten PIW-1 byly stanoveny teploty 583,2 C, 933,3 C a 1128, C a výpočtem - 3 -
*г.^у.-± prur.er? n.liva Vrr.':!;. -r'.."-ir paliva vtsitl-i. Vv.jitb. tlívcvi- tabletky A^.--Y-I vi-ka ylí-vicce paliv?. H ÍJ* :ía paliva.ír.aifi!cace pilíva Otoha:>';ni paliva Velikost Г.ГГ. y.-aliva Ob^er.;o jkgv.'oh vybrání?"1и*-г '-"citových vybrání Drsnost povrchu aalíva Dranoat povrchu pokr-.-tí ínltmi průměr pokrytí llouíitka pokrytí Те; icta plym'-'-'ho plena Složení plnicího plv.iu Nor.-.ální tlř-.k plní-; -.> : Lvnu : D : ез pi.-moveho pl-::".a ::ak ;hl-i;ivu U - - -1 1')i r -1Mb,i nv.<= "Pa 4 -, C-.-.'i. ) r3- Г.-1'r-ilk.-i 4.1.2.: VarLar.ta A,o;iálr.i uzl-". ":... vvkon; ;xip'ln: teeíjme.-.t! Relativní výkon 1,75 2 O.S45 1, 4 (t.гтг.осхкпек) ' O.SOé 5.Й42 í,ř,34..: -:tv<.t- :<. -tvoru Tabalk--; 4. i...: Var I tin ta Л Zřívj.ňLo.5t některých pivd.-aetrú na i. IÍK-- il'. ř.áirií lineární Ivýkon paliva [k«/m] i [k.v/ítj ) teplotu f:r.l";d:v e j V.i.-i.ií '-j-iota Loj i L f i )! и^г/t.. ' r u. ', г о.. I Ток г. :i.lý. (;/íii i;, (,) ^, <1,'>4) г; i,' к ' i,', ' 4 4 / кя,7 (44';.) ; ''Л, (477; 3,.- 4 -
Tmbulka 4.1.4.: TarUnt* * Otařortcí hi«torl* См h 8 295 38 1366 2796 283 261 4281 6271 6794 6811 MTtmálm* W/. 51.5 45,3 54,5 51.5 48,2, 42,3 45,3 4,7 42,3 54,5 TýkO. kw/řt 15.7 13,8 16,6 15.7 14,7, 12,9 13,8 12,4 12.9 16.6
Tstolk* 4.1.5.t Variant» A Pvnwaéai pradikc* taplat «antm paliva Vyhnrw Sd/t Taalat* «tntr* nallvi» *t rfi T Йеаак M/n 16.4 И/в 72. 8 M/b 48.2 k»/n РОП1ЮТ 543.3 rasdil ad axpariaant* 571.1 recdil «4 Kpari ntu 1437.8 1 rasdíl od xparlawetu i 3E8ATS-4 COURUBvIH I crseo - 3 545,5 56.7 541,T 5(2.2 2.2-36.6-1.6 18.t 558.» 81, 921,7 976,1 -«.2-161.1-45,4 5, 133.3! 1281,7 141*,«\ 1416.1! -134.5 } -156.1! -23.3-2%7 J OAPCOS-ТВЯШЬ- 1 LTPS-rsnmb-i ra- i та - э 584.4 571.1 Я5.4 515,4 «1,1 27,8-23,5-23,5 992,2 95, 869.1 869.2 21.1-21.1-12. -11.» 1373.3 1433.3 1311.1 1313. i -64,5 -«.5 [ -126,7! -124.7 16.4 M/n 32.8 k*/n 3^,7 W/e 471 ЕХРПШЕШТ BEKATI - 4 соиткв-ш к стаю - 3 PHOML CAPCOR-ТКП- AL - 1 ЫГО-ТЯЕШЛЬ-1 РИ - 1 Pí»- 3 558,5 524,4 632.2 568,3 495,5-571,7 583,2 62,1-74,1 33,3-3,6-13.3 - -27,2-15,7 3,2 132,2 875.5 956.1 11,1 888.9-137,8 933,3 962,4-156,6-76,1-31,1-143,3-5,6-98,5-69,8 1232,2 141,7 116.7 1235. 194.4 116,7 1271.7 1128, 1157. -1*,5-125,5 2.8-1»T,7-2T5.5 39.5-14,2-75.2 157 EXPERIKSIT ВЕЯА'/В - 4 C1ETHB-III И CYGRO - 3 PHOML OAřCOE-THER- MAL - 1 LIP2-THE«Ab-1 PIH - 1 1356,7 1443,3 1747,2 142,8 1381,1 1734,4 1649, 51. H/s PIH - 3 1537, Tabulka 4.1.6.t Variant* A Porovnáni prvdikc* urolněni ttipnvcb plynů x paliva EXPERIMENT BEHAVE - 4 COMETH» - Ш CYGRO - 3 Н I ftlodel I dapcoh - THERMAL - 1 LIPS - THERMAL - 1 IPIE - 1 hie-j Relativní nnoiatvi uvolněného sinu * 2.3 1,1 2И - 1,1,1 1,5 8,86 (2,12)" 3.26-6 - pfad poslední» try unia výkonu.
HAM I MAIN I» UMAMI f t VÝHON ftu/mj so' VARIANTA -A 4 5 K- «1 >»- woo 4 J ««OOP "755" ČAS С U l'l.r. 4.1,'.
TEPLOTA v евn TRU PALIVA VE VÝŠCE 4m tcj #eo то o O a W л o o GAPCON THERMAL 4 BEHAVE -* COME THE -Щ-Н LIFE THERMAL- -/ FMODEL CYGRO-3 EXPERIMENT PIN 4 VARIANTA-A 9 6 LOKÁLNÍ VYHOŘENI MWd/t 3 *o so LINEÁRNÍ VÝKON[bWlmJ Obr. 4.1.2. - 8 -
TEPLOTA V CENTRU PALIVA VE VÝŠCE Am Ve] 4hOO VARIANTA-A o GAPCON THERMAL -1 С BEHAVE-V о СОМЕТНЕ -Ш-Н H LITE THERMAL- 4 Л FMODEL O CYGRO - 3 О EXPERIMENT PIN -f 42-4- 8- LOHALNI VYHOŘENI 1,71 MWd/t го JO LINEÁRNÍ VÝKON[kW/mJ Obr. 4.1.3. - 9 -
VARIANTA-A KONTAKTNÍ TLAK PALIVO \ POKRYTI Vf VYÍC o GAPCON THERMAL BCHAVE-Ь O COMETHZ - Ш- И W L.FE THFRMAL4 Л FMODCL O CYGRO-3 PIN 4 4 ОЪг. 4.1.4.
'.2. нгиш'"! 2 Variantou Б ;* označen přepočet experiney:u p'y -','hyvrr, Ай " г- : --akt v'u %':-.:., p.-v-:" 1!, :Q y -рс. lva podobáš články (X - 262 a 7. - 264) s oily."-"j ozařovat- h:. torií /i,., řopis parametrů palivového článi.-.i je uveden.-ib 4.2.!. V" LÍ:-, 4.;.: -. 4.2.?. ýi :" ;v?.',-, ozařovaoí hibtorie ргз ;..ýník X - 26 rys.-ekti-.-e X - 264. obr. 4.2.1. '.--". :tr. 4.2.2 a 4.2.) ;.io;; rías--'.'-l průběhy kontaktních tlak"; palivo - pc.-yy-- -. Časový г,?л,.\у daiáí^h ; oč i'. o.oy.'o:; ve- -i5;n (teploť. - v ce ;tru piliva atd,) гчът!;- v,2/ uvedeny. 2 ;e i! no Ičeletn exr'tri:.-;!., který tyl гая-'.ren na defoim-ici- pokrytí, Predikce k.-.utaktríího tlaku -го/.-яаел r l'. 'e.- rovr:a~ talné s ostatními programy. poro'uání pru''.' l :.e řep Lot v centra paliva F»v.r-vp......«'.'... - loty stanovená metalografickým ro^'crea) j : pfove'.cr,. v t"b. 4,2.4 9 po oy,ár.:' :.'-'.-.? ->.-.:- то1'л4пг štěpných plynu z paliva,iednotiivý~.í pro..у ary, ( т яоо..~ Inota '^-vla zp оно ; у.a - г í experimentálním rozboru) je uvedeno v tab. 4.2.5, Oba články byly přepočteny Opět a oběma modely uvolňováni > pných produktů z pall"a (}' T 'Í-" a PIÍi-3). Z metalografického rozboru byly,:ró=uy teploty v centru paliva pro ; ly; ; : >' - ^ ;; 215,5 C a pro článek X - 2ft4 2165,5 C běna v'počty PIÍi-1 a."'::i-3 byly sr.odné v.r eny t>.-pioty (nekonečně velký objem plynového plena modelující udržován;' tlaku na konstantní hoc- Dnte během experimentu) 21, respektive 2122, C. Predikce teplot Je v dobré.-.'..1. uhlaee s experimentem. Množství plynných proluktu otépení uvolněných z paliva nebylo erp^ri'.ient:-''..- ne zjištcváno. Možno je porovnat pouze výsledky výpo-.tu PIII-1 \2,o",) re spek';'o. o i.'.'--3 (6,3S) s výsledky ostatních programu, které ээ pohybovaly v rozaezí 2,7 * 1 ', y» ',y-,r. ;n hodnota 11,8 ). Z tohoto hlediska.jsou výsledky сго^гаии PIS э oběma rodely uvi, : i,- - -.:.-' plynných produktů štěpení z paliva srovnatelné s ostatními y-cgramy. labulka 4.2. 1.: Varianta В V:.: tupna d.;... ;y:.. '" : :ek I - 26 Vnější průměr p-.1 íva (,^33 in, Vnitry.' prilmér paliva "',2 ::.>.' у,' '< Výáka piiivové tablety 24,',.. Í,' j tó in, Aktivní výská Kioupce paliva 46,6 x,'' -. in) Hustota paliva Obohacení paliva Stochiometrie : U Vyl'v-yt irn paliva rrliib'-r čočkových vy'orcni Hloubka č.dčr.v.-ýoh vyprání Э7.6 % l- : 1.3 i 1-.Í/ <--,^3 6 (wm,ó : '.,'B.тш;,G3^.--..и (2,2 in) (,25 in) Zrn.,(.Ltt povrchu paliva 1,16,Í«. n (,4 in) Lr.'jnont povrchu pokrytí Vnitřní prúatěr pokrytí Tloučíki-i pokr"tí o,5r; (us 18,66 mm,54t. кг (.2 in) ',7346 in) ;C,215 in) Slcčeuí plr.i-'ho plynu Co.jem píyr.ověho plena Teplota plynového plena 163476.4 :.г~1 3 2 C (1 in' 5 ) (68?) Normální tlak plnícího plynu, l J^O> r - "I'a (I at, V."ti.pní data pro <'12nek X - 2ó4 (ro.?.d;iy Oproti. X - 26) Vy. kn přílivové tabletky 23,^76 :;ir. (,74 in) Aktivní výška sloupce paliva 3' J 2,'ň тип (1",4 in) Hu.4t.Q-.a palivy 96,3 o 7:1 Or.ohacení po.. va 1» r '7. ' - ': '/' Stici-i "y.ietrie '! : 2,oy
>, - - Tabulka 4.2.2.! Varianta В Qzařovací historie pro Jlánek X 26 бае h,,7 1,4 2,5 3,5 5,5 1427, 143, 1433, 1436, l lineární ks/m, 16,4 32,8 59,7, 65,9 65,9, 65,9, výkon (klk/řt) (,) (5,) (1,) (18,2) (,) (2,1) (2,1) (,) (2,1) (,) tok rychlých ;ou tronů ( E>1'.!eV; -> n/m a,,2. I 1 '.5. 1С 17,9. Ю 17,C 1,. 1' 7 1,. 1С 17, 1,. 1' 7, ' ' - " " :«!Pa tlak,1 e,o 9,o 6,,1 í, tí.o,1 F» C.1 ohladiva ÍU,7) (116,, : П6.) (116,) ( 1 4,7) (116,) (116,) (14,7) (116,) (и, 7 ; t-jij lota povrc::u c 1 jr. 2-'8 O 'l Г. 2*~ 2 25 2>: 2' 25 - i.'-i vn?;; >o:-:rvli > o v, (ó; 1.4 : (-'.5 ;»"" -.-- :бе Hfc- Aií- Tabulka 4.2.3.: Varianta В Ozařovací historie pro Slánek X - 264 бае h,,8 1,5 2,6 3, 5,3 lineám í výkon kw/m (kw/ft), (,) 16,4 (5,) 32,8 (1,) 59,7 (18,2) 68,9 (21,), (,) tok rychlých neutronů (E>1 MeV), 2 f./var s,,2. 1 17,5. Ю 17,9. 1 17 1,. 1С 17, tlak Mía,1 8, 8, e,o 6,,1 chladivá (PSi) (14,7) (116,) (116,) (116,) (116,) (14,7) teplota na vrvv.-н povrhu 'i.:irr.-ti i.... л-л1. 2, (66' 22f> (44 2' - rií 5.'1'4) 2í" j.4 77) T-A \ ч..-,) 2I.I : trj. Tatmlka 4.2.4.i Varianta Б Porovnání predikce tepj.ot v centru paliva Teplota v centru peliva ( C)! *?. 'nok X 26 X 264 Lineární výkon kv//m 65,9 68,9 ЕХРЕНШЕНТ BEHAVE - 4 COMETHE - III H OYGRO - 3 r-moíel GAPCON - THEKIAi - 1 LIM - THERMAL - 1 PIN 1 i'::i3 2:5,5 21 193'; 2C>2 * 1845,^ 238.4) 267 7 1 2 21, 21,o rozdíl oproti experimentu (-13,8) (-79,4) (-16,7) (-17,5) (+23,4) (+51,7) (-14,5) (-14,5) 2165,'.> 2'SO 243,..'?<r "5,5 ^3,9 "'165,5? 1 в'., ; 21 Ort,'', 21 Oi.,. I",.; iíl ti O;' O-.fH-.-ii (~ 1''<.-,5 > i -, '., ) (-25', ó, í'--,, (> t ;,. : í- 57,5 ) 12 -
'inanta Б ~ '-.'/' -lnění plynu z paliva O 4 i 3 it 5 M7 4ЬЗО MS ČAS [hi
VARIANTA-В CLANEK Х-26 KONTAKTNÍ TLAK PALIVO - POKRYTÍ Ю 6' SO- «. CťKi. f o GAPCON THERMAL-4 8EWAVT-4- O COMETHE - Ш- H tí LITE THCBMAL -4 A FMOOEL o с^едо-j PIN 4 а. CITKÍ. J. CWíi O JO- bií i*»*í''"_'.-> io«- Í.5/-.V; LINEÁRNÍ VY-kON
VARIANTA-B CLANEK X-26k KONTAKTNÍ i TLAK PALIVO - POKRYTÍ [flpa] 4- ao- o д GAPCON THERMAL -4 BEHAVE -4- LIFE THERMAL - i FMOOZL, CYGfíO - 3 PIN 4 / 1-6- 5- >to- зо- го А 4 i - i i I i 1 1 у 1 уг' j/y/' 1 1» -1 1 i V" / 1 1 1 1 //7 /' " т " ' / / i 1 ^ ^ л Jí -- o 4 3 3 * so LINEA ft NI VÝKON 1**1*11 Л, Obr. 4.2.3. - 15 -
4.3. Varianta С Jako varianta С je označen přepočet, článku z experimentu &L? provedeném CEA na experirnentáiním těžkcvodním reaktoru SL 3 v Saclay /2/. Popis parametru palivového člán4u je uveden v tab. 4.3.1. V ťib. 4.3.2. je axiální rozložení výkonu v palivovém článku a jeho oz řovací historie obr. 4.3.1. časové průběhy uvolňování plynných produktu štěpení z paliva, a teplot v centru paliva, součinitele prostupu tepla a mezery palivo pokrytí ve výšce,5 m jsou na obr. 4.3.2.» 4.3.5. Porovnání výsledků výpočtů s experimenty je provedeno v tab. 4.3.3. 4.3.5. Slánek byl přepočten cět a oběma modely uvolňování štěpných produktu z paliva (PIN-1 а PIII-3) Predikce podstatně vyšších teplot v centru paliva ve srovnání experimentem u výpočtu PIK-1 a PIIí-Э je způsobena velkou mezerou palivo-pokrytí při "tepelném" kontaktu (3,2 x celková střední drsnost paliva-pokrytí). Tato skutečnost se však neprojevila v /1/ ani u zbývajících článků v této zprávě, jelikož byly počítány vesměs články u kterých bua nedošlo ke kontaktu, nebo doálo přímo ke kontaktu e tlakem palivo pokrytí nebo byla celková střední drsnost malá. Neúměrná velikost mezery při "tepelném" kontaktu je též patrná z obr. 4.3.j. v porovnání s programy BSHAVE-4 a GAPCON-THERMAL-1 s obdobnou koncepcí "tepelného" kontaktu. Proto byl proveden doplňující výpočet ÍPIN-5) e korigovanou velikostí drsnosti, tak a^y mezeře palivo-pokrytí byla při "tepelném" kontaktu shodná s údaji programu BEHAVE-4 a GAFCON-THERMAL-1. Z metalografického rozboru byla stanovena maximální teplota v centru paliva ve výšce,5 m 2198,9 C. Programem PIN byly určeny nesledující teploty. Výpočtem PIU-1 2871 C, PIN-3 2628,5 " a PIN-5 2319, C. Pradikoa vysokých teplot a výpočtů PIN-1 a PIN-3 Je z větší části způsobena nadměrnou velikostí mezery při "tepelném" kontaktu palivo pokrytí. Výpočet PIN-5 dává v celku hodnoty srovnatelné a ostatními programy. Rozdíly mohou být též částečně vysokou nestabilitou paliva (densifikace z 94,25 na 98,75 % TH). Tím jsou pak zvýraznóny rozdíly ve г.ри.чоbu výpočtu restrukce paliva (tvorba centrálního otvoru) a akomodace napuchání do porozity paliva. U modelu obou Jevů rozhoduje, která z huatot paliva (před densifikaoí či po vjai- paliva uvolnilo 2ó,4 pív>i:.y.:ii nrod>>u'i 73,6%, PIN-3 44,6% a PIN-5 25,8-5. Celkov odpovídá predikci teplot а и výpočtu PIN- 1я v огоягяп" ",v..->av4r, '.vábnější nodel chování i o a.i..íteno, že se z.-."ni. V. [....- 1 byla stanovena hodnota lz-" konstatovat, že predikce uvolněných plynů 5 je ve velmi dobré shodě в experimentem. Tabulka 4.3.1.S Varianta С Vstupní data pro článek Низtota. paliva Beneifikaoe paliva.' likost zrn paliva Vy.ika palivové tablety Aktivní výška sloupce paliva Obohacení paliva Hloubka čočkových vybrání Průměr čočkových vybrání Vnější průměr paliva Vnitřní průměr paliva Vnitřní průměr pokrytí Tlou.jtke pokrytí Objem čočkových vybrání Teplota pokrytí na vnějším poloměru plný výkon nulový výkon Objem plynového plena Normální objem He v plnícím plynu 94,25 % TH 4,5 % TH 4 (»*m 12,14 mm 18,38 mm 4,5 % U-235,2997 mm 5,412 mm 7,4168 mm, mm 7,569 mm,5461 mra 1,32 % 117,777 C 4, C 3359 mm 3 16796,7 mm 3 (,478 in) (3S7 in) (,118 in) (,213 in) (,292 in) (, in),298 in) (,215 in) (244 F) (14 F) (,25 in 3 ) (1,25 in*) 16
Normální objem N~ v plnícím plynu Normální objem H~ v plníoím plynu Normální tlak plnícího plynu Tlak chladivá Relativní výkon ve středu paliva na povrchu paliva Drsnost povrohu paliva Drsnost povrchu pokrytí Tok rychlých neutronu 1753,4 шт Э (,1 С in 3 ) 54,77 mm 3 (,33 in 3 ),339 MPe (48 psia),3447 KPa (5 psia),98 1,92 3,31 ^м (С.С15 in) 1,16 *»m (,4 in),1. 1 17 n/m 2 s Tabulka 4.3.2.s Varianta С Axiální rozložení výkonu Výška m,127,254,381,58,635,762,889,998 in 5 1 15 2 25 3 35 39,3 Relativní výkon,8,93 1,5 1,1 '.,12 1,1 1,2,9.,8 Ozařovací historie Čae 1 h 8'. 132 132 1392 1672 2352 3 3264 Maximální line kw/m 56,4 58,1 61, за,7 59, 55,1 5,8! 47,9 ární výkon kw/ft 17,2 17,7 18,6 11,8 18, 16,8 15,5! U.6 i Tabulka 4.3.3.t Variante С Porovnání predlkoe teplot v centru palive ve výšce,5 m. Progran BEHAVE - 4 COIÍSTHE-III H CYGRO - 3 PMODEL GAPCOH-THER- I_AL - 1 LIFE-THEM.mL-1 PIK - 1 PIK - 3 J PIU - 5 бае h 836 85 1 1 1 1 132 132 132 Lineární výkon kw/m 56,4 56,4 56,4 56,4 56,4 56,4 6,5 6,5 6,5 Teplota v centru paliva Predikce programem 2843,9 2137,8 1927,6 2122,8 239,5 235, 2671, 2628,5 2319, Experimet 2198,9 2198,1 2198,9 2198,9 2198,9 2198,9 2198,9 2198,9 2198,9 Rozdíl C +645, -61,1-271,1-76,1 +191,6-163,9 +672,1 +429,6 + 12,1 I - 17 -
Tabulka 4.3.4.s Varianta С Porovnání predikce uvolnění plynu z paliva EXPERIMENT BEHAVE - 4 COMETHE - III H CYGRO - 3 PMODEL GAPCON - THERMAL - 1 LIPE - THERMAL - 1 PIN - 1 PIN - 3 PIN - 5 Relativní množství uvolněného plynu 26,4 17,6 6,3 T,6 27,7 3,1 73,6 44,6 25,8 ft Tabulka 4.3.5»: Varianta С Porovnaní predikce radiální mezera palivo pokrytí [1-5 ] a poloměry centrálního otvoru na konoi ozařování ve studeném stavu Axiální pozioe,7 m Mezeře,5 m,3 m,7 m Otvor,5 m,3 л EXPERIMENT 3EHAVE-4 COMETHE-III H CYGRO - 3 řmodel GAPCN-THBRI.1AL-1 LIFE-THERMAL-1 PIN - 1 PIN - 3 PIN - 5 3,56 2,92 2,54 1.65, 2,79, 12,15 11,45 7,79 3,56 2,92 2,67 1,2, 2,92, 12,39 11,81 7,91 4,44 2,92 2,67 -, 2,79, 12,31 11,27 7,82,9,74,29 -,74,11 -,7,7,5,3,81,25 -,76,12 -,7,7,5,21,81,3 -,74,11 -,7,7,5-18 -
VARIANTA - С MAXIMÁLNÍ LINEÁRNÍ VÝKON frwm] W 6 j-t so O- зо- го- 4-4 tooo ČASM Obr. 4.3.1. 19 -
RELATIVU! HMO±STVÍ_ UVOLNĚNÉHO PLYNU Ctí VARIANTA - С so- 2 ю- г- 4 о О а я л» GAPCON THERMAL- / StHAs/E -* сометнс -ш-н LlFC THCRMAL- 1 FMOOEL EXPERIMENT PIN 4 PIN 3 PIN S 4OD am ČAS[hJ Obr. 4.3.2. - 2 -
TCPLOTA v ссытаи PALIVA VC vřsc Qf~ 1%1 VARIANTA -С o o и o 6APCN THC*MAL-1 COMÍTMC -ЯН LlfC TMtHHAL - t fmooíl СГ6ЯО J tkpkmimcnt PIH 4 PlN» PIN S luo 55- ČAS[KJ ;hr. ',.).3. - ii -
SV-'CINITEL PROSTUPU TEPLA V VÝŠCE QSm Lkvl*ř'K] VARIANTA-С * 34 45 o O a tí GAPCON THERMAL - BEHAVE-Ь COME THE -Ш-Н LIFE THERMAL - 1 FMOOEL PIN 4 PIN 3 PIN S 4 2 ČAS M Obr. 4.3.4. 22
VARIANTA-С MEZ PA. rif. 21 T PALiVEMA $.. VOr-i RYTÍM VE VÝŠCE,5m :> a Ь с * Ж..'..- ' : \:Q!\ fritpma денлус -v CO>'t ГНГ -2П-Н _,Г Г 7ríťí?MAt. - <f řmoofí- -УЙЧС1 -Э p;/v 4 PIN 3 Pih s CAS[hJ
4.4. Varianta D Variantcu i; je označen přepočet palivového čláa',";. isářvr..-г. v ti.ko.'ci: :-; ГЙЧ.-.- elektrárny alaine Yankee firmy Cgnoustioa i.u^,i;ieerir.g /Z/. Uveden.'; či a.--:':. ^. i j u r.íř byl proveden hromadný experimentální r.zbor. Koiiorei bylo z ji. :-'-..o, : i identických článků s podobnou ozařcvaci hir^ť.rií i-о.ге týt rozdělena do dvou ;- s aaiým podílem plynných štěpnýjh produktu uvcln-sný ".i: -o c...'.: (sáně -; ' 'и, o kým mnosotvín otopných produktů uvolně-ť.ých ď.- мегег.: :, 11 - i i ' /II. Z t^s.i - nutno posuzovat výsledky této varianty, ve кт-г-э byl vyčx-áx: čiánok " -nožs*...'-. riyc do mezery 12,7%. Гог-гИп; popis parrjnetrů palivového člán':;u je i.vedsví v '^í:. -,;.*, Cstatr.i.'i. přepočítání chování článku jsou uvedeny v :-it 4.4.2. t 4.4.3. r.'-:ir.okládr_-.-.ri.l rie článku je na obr. 4.4.1. Jasoví r.-r'aohj *.-:.'.-L v jen.ru palivu, součin;-..=!<; la, veii.iosti mezery palivo pokrytí a plt.stické deformace poicrytí ve vý.?kř- - ř., a uvolňování produktu štěpení z paliva -д-u na otr. 4.4.2.+ 4.4.Ю. lcro"r,rr; údajů s experimenty je provedeno v tab. 4.t.4. * 4.4.5. Článek byl přepočten opět з oběčna modly v ;: r.uvár.í plynný;:; p:-;duktů štěpeni i а Р1Я-3). V souladu e /1/ (kde je přepočítáván podobný čiane* roaitoru '.'ai: ".'и veden navíc výpočet s korigovanou velikostí creepu pokryti ( rsdur.-ván na :"-.>. PIH-11. Tento výpočet potvrdil velkou citlivost výsieiku tonoťo případu na кто tlivých parametrů, čímž lze vysvětlit v některých přvpadech z.-^cné :c.:--ylky GJ ně zjištěných hodnot и tohoto článku. Lze tím však též vysvětlit n^láity гогъс piny palivových článků vykqiujících velké robily v teplotách e rel. -'vnirr...v,-i jak bylo Konstatováno výše. Z sxp^rimentálního rozboru bylo 3tanc."v,-,o ovv:.ri á r.;'.3te\" ny;,h ;>rodu4tu Í n.v: iv:. p-ičty Pi;í-1 byly stanoveny hodnoty 4,13,.-":."-3 3,1% a Pii!-11 в,3, r.or. le.,,. souladu 3 experimentem. Teploty v centru,«j'.i-a ve v>..kach С. 2 í> n a Z, r.> г O 4% byly stanoveny metal-grafickým rozt-jren. ''ýpočtec byly určenv ní."". ч 1и, л íní hv : n- 1181 C a 1342 C, PIN-3: 1114 C a 1266,b C C a PIN-11: 1314 " a "54 C. obn. r.ovat, že nejlepší predikce uvolnění Ste.-.iíých plynů (PIH-11; " -,'-.'id.i neji.-.-" l.c v centru paliva a naopak. Tabulka 4.4.1.: varianta D ;otupni data pro článek ifnť'í"í průměr paliva z, 393 ти '.'.!"'95 i-- V nit-"-ní průměr paliva,;,c. та i;, in ) Výška ralivove tabletky ifc.si (,'',-;: íní 'ittív ' - /ěka sloupce paliva 3;.'2,18 mm ;'j6,'/.:.-..iaifikace paliva 33, >í TH Obohacení paliva 2,1 ',í U-2J5 Velikost zrn paliva 4 (М-т Primer čočkový c._ vybrání 7. ; ' 6íi rraa ',(,,2-2 i", 1 Hloubka čočkových vybrání 73^1 :oi\ '3,15 mj 3 3 Objair. čočkových vybrání 3-i 41 P 2B nim '..', Z1 in ) "Jer.3ifikaae paliva r.ři 4OC MV/d/t 3,5 ;í TH Drsnost povrchu paliva ;-,4o9 ^ш ((',ОН'-.Й I..) Drsnost povrchu pokrytí С,? С Л (i»t (,ULM' '«I) '-.ložení plnícího plynu <38 C- ťi'..-/12 :"' - : vnitrn. prtii.ičr pokrytí З,''-- 1 ).'' Jim ',У-Р.О.:.> 'tltuátía pokrytí,664 ma {, r 26 lni N'oi'isalni tluk planícího plynu,1.34 '^Z-\ ''-' pp.in. 1 Obji;r-i plynovéno plena 34t [ ' s :,,'./-i3 «mu"* (2,^' in )
- V i-.."u tesla do 3,2. -.,'' V/V 'C :.:.L3div-a 1,16 x WÍJ.S.:- -iii lineární ( x. 3!.axi:/.«ilr.i lineám' výkon v.-:'a'/m С výkon v >,','/ft '? ) 4.4.2.Í Varianta E.".ani v/konu Ajiiair^; ;;r ш! С : ;,?v!.,. "' : ; 1...; 1 *Vr i ^ 1 ' ;,ь,! 3,21 3,'.-! -,: in, 1,75 3.:,7ž 51,^6 6c,35 85,44 13,^4 i?6,45 ; ''-' 7-1 С. 55 C.73 o, u 4 1,.O1,67,28 г o,66 C.tS,96 1,,93,74 С И 3,73 С, SB С, 95,99 1,,9,38 С OzarcVd з peric da i * п! \,72,91 ; С, 95 i,97 I 1.С!,94 i,4 3 I о 5,b9,93,95,5 1,,95,46 ř о,69,94,95 С,93 1,,-7,47 ' í\6o,95 С,94 1,,98,46 *! t - с,7 ; о с - - -.'.-5, 9 V,95 ; с 5 о,9 ; с 1, ОС, -.о I, :,ic i '- ^ i _ i "3...o ' r 1..... J.alka 4.i.: Varianta D rrvaci i o ď\ Ot ředili vyhoření 355 ii 5 5>JG ЧЮ ř^7c 1 1 Ob 1 1 3? Kaxin.úlní výkon k'ff/ш. 21,6 1-, 8,5 23,6 25,5 23,6 25,6 27,2 22,6 lineární kw/ft 6,6 5,5-2,6 7,2 7 ^ 7,2 7,8 ři.3 6,9 owartami role ryjti^y. iuútronů b, 5, 2.4. 1 17 17 1 6.5. 17 1 7,. 17 1 6,5. 17 'O 7,. 17 1 17 7,3 Ю.17 6,2 (E > 1MeV) 5 n/m в -^п ak -hiid: va 13,8 1 f ~- f 12,4 IťCO 12,4 1 8 12,4 1 ^ 12,4 1Э 1,4 1 H 12,4 113 12,4 1 8
Tabulka 4.4.4.i Varianta D Porovnání predikce teplot v centru paliva Program BEHAVE - 4 COMETHE-III H CYGRO - 3 íltcdel GAPCCB-TKERKAL- - 1 LIFE-THERKAL-1 PIN - 1?1Я - 3 PIN - 11 Axiální pozice 2,4,25 2,4,25 2,4,25 2,4,25 2,4,25 2,4,25 2,4,25 2,4,25 2,4,25 čas DO 896 896 751 1142 614 866 182 182 915 915 614 614 165 1C65 Ю65 165 165 165 Elíatní line ární výkon [kw/m] 24,4 17, 22, 16,3 22,7 17, 26,1 18,3 25,4 17, 22,7 16,4 25,6 16,3 25,6 18,3 25,6 18,3 Teplote v 3 entru paliva 'C] Predikce programem 1292,8 117,2 17, 1586,7 935,5 887,2 1322,2 158,9 166,1 1498,9 999,4 861,7 1342 1181 1266,5 1114, 154 1314 Experiment 1633,5 1531,7 165,5 1545,5 1613,3 1531,7 1655, 1545,5 1646,7 1531,7 1613,3 1525, 1646,7 1545,5 1646,7 1545,5 1646,7 1545,5 1 Rozdíl 1-341,1 I -514,5 +94,5 +41,2 j -677,8 : -644,5-332,8, -466,6-4,6-32,8-613,9-663,3-3C4.7-364,5-3ův,2-431,5-16,7-231,5 Tabulka 4.4.5.t Varianta D Porovnání predikce radiální mezery palivo pokrytí a tlaku plynu na konci ozařování -h Mezera palivo pokrytí 1~ 5 Axiální pozice m,25 2,4 m -,,. 7 1 Tlak plynu MPa Reletivní množství 4...... \ uvolneneno dynu BEiíAVE - 4?;MSTK - III - H CiORO - 3 MODEL GAPCOH-THERMAL-1 LIPE-THEHMAL-1 PIK - 1 PIN - 3 PIK - 11 EXPERIMENT 11.9 13,7 7,6 12,9 12,9 7,1 8,7 9.9 9,9 7,6 6.1 6,8 4.7 j 1,2 6,1,5 6,3 8,5 8,8 5,3,117,82,214,138,648,214 - - -,441 1, 21,3 1. i'-,5 1, 4,1 3,1 6,3 12,7-26 -
STŘEDNÍ L/VEyífiN/' VÝKON [kw/mj VARIANTA - D го- 15-- 1 15 5 15 4 П3 C\S [h] :ir. 4.1-.1.
RELATIVNÍ, 4NZSTVÍ JVOLNÍNÍHO PLYNU VARIANTA-D [%] maso 2 D s SAPCON THERMAL -4 BíHAVE-lr * LIFE THERMAL- 1 S FMODEL COMETHE- K-H EXPERIMENT PIN 4 PIN 2 PIN 44 Л -* Г~ 4 5 4 o,s,h 5 4ООО ČAS />J - 26 -
TEPLOTA V CENTRU PALIVA VE VÝŠCE Q2Sm ['CJ 4U 4НЮ- SAPCON THERMAL' ВЕН AVU -Ir CQMETE - ш-н LIFE THERMAL "I FMOOEL CYURO 3 PIN 4 PIN 2 PIN 44 VARIANTA - D 5 loooo ČAS [h] Ctr. 4.4.3.
VARIANTA-D TEPLOTA VCCNTňU PALIVA VE VŤÍCĚ. i, Om L'ci MOO ACO 4Я o CAPCON THERMAL-1 Ь BEHAVE-* a COMETHE -ЛГ-н fí ИГЕ THERMAL-1 A FMOOEL O CY6R-3 Ф PIN 4 Ф PIN г m PIN M К ŽAt [h] Cbr. 4.4.4. 3
VARIANTA - D SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA VĚ VÝŠCE Q*S~ ikwjm^kj Д A UAPCON THERMAL ВС HAVE -f COMETHE -Ш-Н LIFE THERMAL -4 FMODEL PIN A PIN 2 PIN M 5 «ČAS h] Obr. 4.4.5. 31 -
VARIANTA- D SOUČINITEL PHOSTUPV TEPLA VC\HŠC 4*m [k\zr**k] o O W л &APCON THEfíMAL- B HAV -f СОМЕТНЕ-Ш-Н LIFE FMOD L PIN 4 PIN 2 PIN 44 THERMAL-4 3 юооо ČAS [h] ОЪг. 4.4.6. - 32 -