?

Log in

No account? Create an account

Wed, Jun. 3rd, 2020, 04:17 pm [sticky post]

ПИСЬМА К УЧЕНЫМ СОСЕДЯМ (содержание журнала по темам)

Письма

моё кредо

Новости науки от

Дневник Вольки
Мой дневник
Записки путешественника

Sun, Aug. 13th, 2017, 12:40 pm
Интересный закат

Интересный закат

Недавно видел закат.


Вот при большем увеличении


Освещение ландшафта при этом было таким.Collapse )

Sat, Aug. 12th, 2017, 11:50 am
Спинер

Спинер

   Внучка привезла подаренный любящим папой спинер (или по-русски его с двумя н надо писать?). Обнаружил на нем маленький включатель. Включил. В одной из секций загорелись светодиодики… Вот так


Стал крутить, и был фраппирован!

Чем же?Collapse )

Fri, Aug. 4th, 2017, 11:49 am
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 )

Thu, Jul. 27th, 2017, 06:54 pm
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 )

Tue, Jul. 25th, 2017, 07:00 pm
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 )

Sat, Jul. 22nd, 2017, 04:15 pm
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 )

Thu, Jul. 20th, 2017, 05:44 am
Про Бориса Марцинкевича

     Уважаемый TNENERGY покритиковал (тут) статью Бориса Марцинкевича.
Мне его критики оказалдось недостаточно. Я всю. статью читать не стал, если она написана в таком же стиле, как избранные tnenergy отрывки, то у меня никаких нервов не хватит. Н, с-но, вот...

Курсив - статья, прямой шрифт - комментарий tnenergy, цветной текст - мой.

Если число этих самых свободных нейтронов становится слишком большим, реакция деления распространится на весь объем урана, грозя перерасти в «большой ба-бах». Да, конечно, ядерного взрыва не состоится, для него необходимо, чтобы содержание изотопа урана-235 в топливе превышало 60%, а в энергетических реакторах обогащение топлива не превышает 5%

Нельзя назвать это утверждение напрямую ложным, однако оно уводит читателя с правильного понимания вещей: критичность и изменение скорости цепной реакции зависит от объемной концентрации атомов U235/U233/Pu239 и атомов других веществ, влияющих на поток нейтронов. Можно и для 90% U235 создать реактор, который не взрывается (такие реакторы довольно массово плавают под водой).

1. Реакция обычно и так всегда идет во всем объеме урана.

2. Скорость нарастания реакции (большой ба-бах) не зависит от количества нейтронов, а зависит от коэффициента размножения активной зоны.

3. Вопрос о «ядерности»  взрывов реакторов уже здесь обсуждался в приложении к Чернобыльскому взрыву (там обогащение вообще порядка 2%), к консенсусу не пришли…

Внутри реактора должно находиться вещество, которое поглощает лишние нейтроны, но в том количестве, которое позволяет продолжаться цепной реакции. Физики-атомщики давно вычислили, какое вещество делает это лучше всего – изотоп бора-10, поэтому систему управления и защиты называют еще и попросту «борной»

1. В реакторе всегда есть «вещество, которое поглощает … нейтроны», какие из них лишние, не нам судить. Ввод дополнительного поглотителя уменьшает коэффициент размножения нейтронов, что приводит либо к замедлению скорости роста мощности, либо к ускорению ее уменьшения.

2. Бор наиболее технологичен в применении к ВВЭР-1000, только и всего. Есть более сильные поглотители (например газ – изотоп ксенона 135, кадмий – который в условиях работы на мощности скорее всего расплавится в зоне и др.), но для управления реактором это слишком сильно…

3. Термин «борное регулирование» относится только к жидкостной системе регулирования, мягкой, но медленной. Система регулирования поглощающими стержнями называется «механической системой регулирования». Она вносит сильные искажения в поле энерговыделения, но работает быстро.


Здесь есть две принципиальные ошибки. Во-первых, в ВВЭР-1000 нейтроны поглощаются в основном водой и в меньшей степени - конструкционными материалами а также некоторыми продуктами деления урана, накапливающимися в топливе. Из 1,45 лишних нейтронов, которые остаются в цепочке делений максимум 0,15 будет поглощено органами регулирования СУЗ и борной системой управления, а остальное - вот этими элементами активной зоны.

Вы забыли упомянуть в качестве поглотителя уран 238, которого в активной зоне больше всего, и поглощает он на резонансах замедляющиеся нейтроны, да и тепловыми не брезгует…

Второй момент насчет бора. Бор не является самым лучшим поглотителем на тепловых нейтронах, хотя безусловно хорош и активно используется. Причина в дешевизне, т.к. рекордсмены тут - редкоземельные элементы гадолиний (имеющий почти в 10 раз большее сечение захвата тепловых нейтронов, чем Бор 10), диспрозий, эрбий. Эти вещества, кстати, используются как выгорающие поглотители, стационарно размещенные в тепловыделяющих сборках.

Гадолиний и эрбий используются как выгорающие поглотители в составе топлива. Они выгорают примерно за 1 год. Вот было бы здорово, если бы у нас поглотитель в регулирующих стержнях полностью бы выгорел к концу кампании :)


"Борной", кстати, называют систему жидкого поглотителя (борной кислоты), которую добавляют в воду первого контура. Это система медленной компенсации изменяющегося в процессе работы реактора запаса реактивности топлива.

А вот рабочие нижние концы стержней-поглотителей в ВВЭР выполнены из титаната диспрозия, а не из бора, карбид бора в этих стержнях только в верхней части, которая обеспечивает глушение.

Расчеты показывают, что поглотитель на основе титаната диспрозия чуть-чуть «легче», чем из карбида бора. Эти концы сделали для того, чтобы увеличить механический вес стержня (чтоб он быстрее падал в поднимающемся потоке воды), при этом физический вес (способность поглощать нейтроны) несколько снизилась.



В энергетическом реакторе два вторичных нейтрона – это слишком много, для контролируемости и управляемости реакции нужен коэффициент 1,02. Прилетело 100 нейтронов, выбило 200 нейтронов, и вот из этих 200 вторичных нейтронов 98 должен «скушать», поглотить тот самый бор-10. Подавляет бор излишнюю активность, это мы вам точно говорим

1. Что это за магическое число 1.02? Это коэффициент размножения, судя по тексту? 2% реактивности (что соответствует коэффициенту размножения 1.02) это примерно реактивность в 3 беты эффективной. Это взрыв, господа…

2. Автору бы бора дать немного скушать, чтоб его активность в этой области чуть-чуть подавить. Ввод бора уменьшает реактивность…


Как я уже написал выше - цифры полностью неверны.

Так или иначе, но каждое требование электросетей «приглушить реактор» приводит к более интенсивному выгоранию системы борной защиты и управления, вызывает дополнительные сложности.

Сложно комментировать.

1. Сетям пофиг, реактор у вас или паровой котел. Они требуют снизить мощность генератора. Выгорание бора зависит от нейтронного потока, а не от колебаний мощности. Возможно, автор имел в виду то, что при снижении мощности в активную зону погружаются стержни управления? Пусть его это не заботит, этих стержней хватает на три года работы в регулирующей группе, и еще потом семь лет в составе аварийной защиты…

2. Дополнительные сложность связаны с управлением высотным полем энерговыделения в переходном процессе.


На самом деле проблемы маневрирования реактором лежат совершенно в другой плоскости, чем выгорающий бор в стержнях-поглотителях. Это прежде всего термостресс твэлов от изменения мощности реактора, и связанные с этим трещины оболочек твэлов, во вторую очередь это термостресс оборудования первого контура - в частности производители PWR/ВВЭР ограничивают количество циклов нагрева/охлаждения, которые может за свою жизнь совершить корпус реактора и трубопроводы первого контура. Кроме того, если регулярно вводить поглощающие стержни сверху, то верх топлива выгорает меньше, что перекашивает тепловыделение активной зоны и заставляет снижать мощность реактора.

Соглашусь с предыдущим оратором, что тепломеханические нагрузки при изменении мощности в пределах 70 – 100% не очень существенны. Больше проблем с управлением высотным полем. Воздействие погружаемых сверху стержней в конечном итоге компенсируется пониженным выгоранием топлива в процессе выгорания кампании и поле выравнивется…


Все это более-менее решаемо технически, только делает работу АЭС более дорогой, при этом КИУМ АЭС падает. Фактически, АЭС не хотят маневрировать по экономическим причинам.

У буржуев станциям, которые умеют менять нагрузку, больше платят за электричество. Работа в режиме регулирования мощности сети и у нас очень выгодна, такая электроэнергия дорога. А бедным французам вообще деваться некуда, у них 90% генерации происходит на АЭС. Видели бы вы их график нагрузки в течение кампании (попробую вставить)



Атом урана после деления разваливается на части, и вот из этих осколков тоже вылетают нейтроны, но спустя несколько микросекунд. Их немного по сравнению с мгновенными, всего около 1%, но при коэффициенте 1,02 и они весьма важны, ведь 1,02 – это прибавка всего-то в 2%. Следовательно, расчет количества бора нужно выполнять с ювелирной точностью, постоянно балансируя на тонкой грани «выход реакции из-под контроля – внеплановая остановка реактора». Потому в ответ на каждое требование «подай газку!» или «тормози, чего так раскочегарился!» начинается цепная реакция дежурной смены АЭС, когда каждый атомщик из ее состава предлагает большее количество идиоматических выражений

Смешно… Опять это магическое число 1.02. Что это? К чему призывает нас автор?

Ювелирная точность обеспечивается свойством саморегулируемости реактора на энергетических уровнях мощности. Реактор сам меняет мощность при изменении нагрузки на генераторе за счет обратных связей по реактивности. Не слыхали?

Последнее предложение абзаца особенно доставляет. Это туристы у костра?


Опять голая фантазия, к сожалению. Для ВВЭР-1000 ввод 1 поглощающего стержня СУЗ (который представляет собой кластер из 18 элементов внутри ТВС) полностью приводит к уменьшению реактивности на 0,0012 - более чем достаточная прецизионность.

Полный вес кластера на мощности не более 0.2%, на МКУ – 0.4%. Если ваше значение в единицах Kэфф, то по порядку сходится

Те, кто еще не совсем забыл курс школьной физики, вполне могут задать вопрос: простите, а как же закон сохранения массы? Ответ прост – да никак, поскольку в ядерном реакторе и процессы ядерные, и закон сохранения массы не действует в классическом виде.

Тут просто нет слов.

Ну, мнээ… Есть понятие дефекта массы. Когда суммарная масса осколков деления и всех частиц, образовавшихся при делении, меньше массы делящегося ядра. Но согласно формуле E=mc2, эта масса переходит в энергию осколков и вылетающих частиц, и в конечном счете уходит в электросеть или сбрасывается в пруд-охладитель…

Да вот только применение МОКС-топлива в тепловых реакторах приводит к снижению эффективности применяемых в ВВЭР поглотителей нейтронов. Причина этого заключается в том, что бор-10 гораздо хуже поглощает быстрые нейтроны – таковы его физические особенности, на которые мы никак повлиять не можем

Совершенно не так. МОКС-топливо в тепловых реакторах не превращает их в реакторы быстрые, спектр нейтронов остается таким же. Бор-10, диспрозий, гадолиний все так же эффективно поглощают нейтроны.

Последняя информация из курчатника. Там разработан цикл с использованием части MOX ТВС. Эффективность поглотителей в нем действительно низкая, как ребята объяснили, из-за того, что в плутонии существенно содержатся паразитные изотопы, которые конкурируют с бором в выедании тепловых нейтронов. Поэтому для классического ВВЭР-1000 этот цикл не годится, не хватит эффективности аварийной защиты. Его разработали для ВВЭР-1200, где за сто с лишком СУЗов.


Проблемы в другом месте - доля запаздывающих нейтронов, через которые идет управление изменением мощности реактора. Для чистого U235 эта доля - 0,64%, для Pu239 - 0,21%. Это крайне усложняет жизнь системы управления, появляется именно та нужда в прецизионном дозировании управляющих воздействий.

В упомянутом цикле бета эфф. снижена не так уж сильно, от 0.67 до 0.53 в начале кампании, например.

Sat, Jul. 1st, 2017, 05:13 pm
У нас ад

У нас очень жарко!


Вот документальное подтверждение. В Анталье - 44 градуса. Это по самому либеральному термометру. Некоторые другие показывают 50.  Вода в бассейне - 31 градус. Старожилы Антальщины такго не помнят, это реально глобальное потепление! А может, как по Ломоносову, "где чего сколько убудет, в другом месте того же столько же прибавится". Это я про слишком прохладное лето в России.

Но все работает, обалдевшие от жары бармены (им же уйти никуда с рабочего места нельзя) разливают горячий коньяк и шампанское, хорошо, что пиво при розливе охлаждается расширяющимся углекислым газом. И народ не унывает, купается в море (вода 24 градуса), играет с детьми на площадках. Но мы сидим дома под кондиционером... Завтра полетим домой.

10 most recent