IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )



Нет регистрации на форуме? Вам сюда.
3 страниц V   1 2 3 >  
Reply to this topicStart new topic
> Выбор формы кассет - квадрат и шестигранник, Вынос из Технических вопросов россыпью
Bond005
сообщение 30.10.2015, 23:31
Сообщение #1


Новичок
*

Группа: Novices
Сообщений: 45
Регистрация: 30.10.2015
Из: Киевщина
Пользователь №: 34 268



Долго искал ветку, куда задать вопрос, решил сюда.
Может конечно уже обсуждали, но не нашел.
Вопрос простой - почему Советские ТВС шестиугольной формы, а западные- квадратные.
Конечно мысли о лучшей заполняемости шестиугольниками круга и большей однородности поля энерговыделения у шестиугольников меня посещали, но вопрос почему там так а у нас эдак все равно остается.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 30.10.2015, 23:43
Сообщение #2


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(Bond005 @ 30.10.2015, 23:31) *
Вопрос простой - почему Советские ТВС шестиугольной формы, а западные- квадратные.


Нам на III курсе ИАТЭ (на тот момент ещё ОФ МИФИ) преподаватели говорили так: "Шестигранные кассеты позволяют сделать корпус реактора, который можно транспортировать ж/д транспортом".

И что удивительно, не соврали smile.gif

Вот что пишут конструктора кассет для ВВЭР:

QUOTE
"В реакторе ВВЭР-1 активная зона размещается в цилиндрическом корпусе, размеры которого в большей мере ограничивались условиями транспортировки от завода-изготовителя по площадки размещения АЭС железнодорожным транспортом.

Поэтому с целью компактного размещения топлива в реакторе изначально была принята шестигранная форма кассет и, соответственно, размещение твэлов в кассете по треугольной сетке.

Эта геометрическая форма кассет сохранена во всех дальнейших проектах кассет последующих поколений реакторов типа ВВЭР".

В.Д.Шмелёв, Ю.Г.Драгунов, В.П.Денисов, И.Н.Васильченко "Активные зоны ВВЭР для атомных электростанций" - М.: ИКЦ "Академкнига", 2004.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 30.10.2015, 23:55
Сообщение #3


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



А вообще устыдили, пора сделать тему с FAQ.
Вопрос про шестигранники ушёл туда, действительно часто задают.
http://forum.atominfo.ru/index.php?showtopic=1060
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Bond005
сообщение 31.10.2015, 11:51
Сообщение #4


Новичок
*

Группа: Novices
Сообщений: 45
Регистрация: 30.10.2015
Из: Киевщина
Пользователь №: 34 268



Самое интересное, что нам тоже нечто похожее рассказывали в том же институте про перевозку по ЖД. smile.gif
Прочитал в указанной Вами книжке написано так, не поспоришь.
Я конечно уважаю конструкторов из ОКБ ГП, но нас также учили все прощупать своими руками, пропустить через себя. А тут я пока не совсем понял.
Вижу одно преимущество, про которое уже писал. Лучшая заполняемость окружности шестиугольниками по сравнению с квадратами. Но пока только могу обосновать для одного шестиугольника/квадрата. Может быть еще если поднапрячься для 7 шестигранников. Для n ТВС (312 ТВС ВВЭР-1 или другого количества и других ВВЭР) обосновать преимущество не могу, интуитивно полагаю что оно есть, и стремится к нулю при бесконечном количестве ТВС.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 31.10.2015, 12:43
Сообщение #5


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(Bond005 @ 31.10.2015, 11:51) *
Лучшая заполняемость окружности шестиугольниками по сравнению с квадратами. Но пока только могу обосновать для одного шестиугольника/квадрата. Может быть еще если поднапрячься для 7 шестигранников. Для n ТВС (312 ТВС ВВЭР-1 или другого количества и других ВВЭР) обосновать преимущество не могу, интуитивно полагаю что оно есть, и стремится к нулю при бесконечном количестве ТВС.


Хм, мне уже проще всего наделать из бумаги трафаретиков шестиугольников и квадратов, пособирать зоны и померять радиусы окружностей, чем писать формулы smile.gif

1) Площадь sh нашей шестигранной кассеты с шагом под ключ p=14,4 см равна sh=sqrt(3)/2*p^2=179,6 см2.

2) Сторона a квадратной кассеты той же площади (нам нужно сохранить объёмные доли, поэтому площадь такая же) равна a=sqrt(sh)=13,4 см.

3) А теперь вопрос, как расставить 312 кассет шестигранных и квадратных, потому что обязательно будут свободные углы в обоих вариантах. Надо найти картограмму ВВЭР-1, провести описанную окружность, а потом посмотреть варианты расстановки с квадратными кассетами (со стороной 13,4 см) и сравнить.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 31.10.2015, 13:03
Сообщение #6


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(AtomInfo.Ru @ 31.10.2015, 12:43) *
Надо найти картограмму ВВЭР-1


Вот его зона. Теперь надо собрать такую же из квадратов. Я не справлюсь ohmy.gif
Источник - В.П.Денисов, Ю.Г.Драгунов "Реакторные установки ВВЭР для атомных электростанций". - М.:ИздАТ, 2002.



Кстати, не 312 кассет. У ВВЭР-1 было ещё 31 компенсатор и 6 АЗ. А это такие же шестигранники по площади. То есть, 349 "кассет" нужно расставлять.
Источник тот же. Да эти 37 добавочных кассет видны на картограмме.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 31.10.2015, 13:18
Сообщение #7


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



Посмотрел ещё юбилейный сборник гидропрессовский. Диаметр активной зоны ВВЭР-1 - 3,7 метра.

Кстати, не в тему, просто интересно. Оказывается, в эскизном проекте ВВЭР-1 не было съёмной крышки реактора. Видимо, планировалось что-то типа поворотных пробок. На крышке настоял министерский НТС, причём они хотели обязательно плоскую крышку.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Bond005
сообщение 31.10.2015, 21:03
Сообщение #8


Новичок
*

Группа: Novices
Сообщений: 45
Регистрация: 30.10.2015
Из: Киевщина
Пользователь №: 34 268



Не поленился, подсчитал по картограмме, да, на рисунке 349 ТВС
Небольшое уточнение, 3,7 метра- это перебор. Не знаю откуда это и что но слишком много. Ниже объяснение.
Итак сформулируем задачу и процесс решения.
1) Нужно расставить 349 шестиугольников с размером под ключ 14,4 см и найти диаметр описанной окружности. 349 шестиугольников с площадью 179,58 см2 составят 62673,42 см2, что соответствует по площади окружности диаметром 282,5 см. Даже если еще накинуть 2 размера под ключ (это с запасом) получим 311,3 см. В такую окружность точно впишутся все 349 штук. Кстати, по рисунку видно, если смотреть на 2 центральных горизонтальных ряда, что диаметр чуть больше чем 20 по 14,4, что равно 288 см. Если мерить по диагонали, там кажется еще ближе прилегание к описанной окружности, там нужно будет найти диагональ прямоугольного треугольника, одна сторона которого равна 10 размеров под ключ, а вторая полторы стороны. В итоге получим видимо самую точную оценку диаметра 288,81 см. Площадь соответственно 65511,00 см2. Отношение площадей даст 1,045. То есть площадь круга на 4,5 % больше суммарной площади всех ТВС.
2) Осталось расставить некоторое количество квадратов со стороной 13,4 см в окружность диаметром 288,81 см. Как это сделать, пока не знаю. Если вырезать из бумаги, может накопиться слишком большая погрешность. Завтра попробую озадачить сына, может сделает программку.
После расстановки и получения количества квадратов, надо пересчитать для такой конфигурации диаметр окружности, он будет немного меньше чем 288,81 и потом уже найти отношение площадей.
А потом посмотреть насколько одно шестиугольник/квадрат лучше другого.
Но это еще не будет ответом на вопрос. Предположим мы получили некоторую цифру для конкретного случая, например получили, что шестиугольники на 3% лучше заполняют круг, соответственно на 3 % выигрываем в мощности или на 1,5% выигрываем в диаметре корпуса. Тогда не понятно- что на западе до этого в свое время не додумались?
Или у них не было проблем с транспортировкой корпусов. Кстати, возможно это и ответ.

Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 31.10.2015, 21:14
Сообщение #9


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(Bond005 @ 31.10.2015, 21:03) *
Небольшое уточнение, 3,7 метра- это перебор. Не знаю откуда это и что но слишком много. Ниже объяснение.


Из юбилейного сборника "60 лет Гидропрессу".

Может, там посчитали диаметр до корпуса?

QUOTE(Bond005 @ 31.10.2015, 21:03) *
Или у них не было проблем с транспортировкой корпусов. Кстати, возможно это и ответ.


Не было. У них реки, море и т.п.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
LAV48
сообщение 31.10.2015, 21:47
Сообщение #10


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 722
Регистрация: 14.3.2011
Из: 34
Пользователь №: 32 154



Как раз проблемы с транспортировкой у них более серьёзные, т.к. колея ЖД уже. Но скорее всего не в транспортировке большие проблемы, а в изготовлении, тут видимо у нас было их больше...
Да и коммерчески выгоднее один раз сделать чуть больше корпус, а потом упростить крупносерийное производство топлива...
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 31.10.2015, 22:23
Сообщение #11


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(Bond005 @ 31.10.2015, 21:03) *
Небольшое уточнение, 3,7 метра- это перебор.


Похоже, это эскизный проект до обсуждения на НТС.
Ещё раз уточню - это данные из юбилейного сборника к 60-летию Гидропресса (к сожалению, его нет в интернете, только приезжайте в Подольск и читайте).
Но данные оттуда действительно иные, чем у Денисова, а именно:
  • сборник - макс. диаметр 4,5 м, высота 12 м
  • Денисов - макс. диаметр 3,9 м, высота 11,2 м
Если предположение моё верно, то мы видим, как проект урезали под возможности Ижоры. И тут компоновка топлива, конечно, была важна.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 31.10.2015, 22:39
Сообщение #12


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(Bond005 @ 31.10.2015, 21:03) *
Тогда не понятно- что на западе до этого в свое время не додумались?


А вот это гораздо более интересный вопрос.

Законодатель мод для западных PWR - Шиппингпорт Риковера.
По ссылке весьма неплохой текст по этой станции.
Там написано, в частности, что корпус привезли по железной дороге, а диаметр его был всего 10 футов (3 м) - ср. с нашим ВВЭР-1, с его 4 м.

То есть, казалось бы, американцы должны были вперёд нас перейти к шестигранникам.
Но их это не интересовало. Потому что топливом у Шиппингпорта был оружейный уран.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 31.10.2015, 22:55
Сообщение #13


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



А дальше, если посмотреть здесь, то американцы стремились к унификации активных зон (лодок и первых реакторов). Значит, соответственно, лодочный квадрат перекочевал в Шиппингпорт. А далее стал стандартом для западных LWR.

Осталось выяснить, почему квадрат был выбран для американских лодок. Но, скорее всего, ответ будет банальным - квадратные сборки делать проще, чем шестигранные.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Kapa6ac
сообщение 2.11.2015, 14:20
Сообщение #14


Новичок
*

Группа: Novices
Сообщений: 93
Регистрация: 16.1.2012
Из: Москва
Пользователь №: 33 540



Цитата(AtomInfo.Ru @ 31.10.2015, 22:55) *
А дальше, если посмотреть здесь, то американцы стремились к унификации активных зон (лодок и первых реакторов). Значит, соответственно, лодочный квадрат перекочевал в Шиппингпорт. А далее стал стандартом для западных LWR.

Осталось выяснить, почему квадрат был выбран для американских лодок. Но, скорее всего, ответ будет банальным - квадратные сборки делать проще, чем шестигранные.


Кроме того, квадратную сетку легче считать, чем треугольную
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 2.11.2015, 15:07
Сообщение #15


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(Kapa6ac @ 2.11.2015, 14:20) *
Кроме того, квадратную сетку легче считать, чем треугольную


Кстати да, это мог быть дополнительный аргумент.

Вот здесь (1959 г.) Риковер отчитывается перед конгрессом о внедрении ЭВМ в расчёты зон (стр.31), и там есть интересный момент:
QUOTE
For example, a calculation which used to require 3 months and many physicists can now be done in less than a day.


Численная схема для квадрата, конечно, проще, чем для гексагона, а при таких временных затратах на расчёты это могло сыграть свою роль при выборе геометрии.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 2.11.2015, 15:32
Сообщение #16


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



Продолжая тему расчётов, программы Вестингаузу и GE передавали из военного проекта. Это тоже могло сказаться - если военные считали квадрат, то и программы их были квадратные, и компаниям приходилось выбирать квадрат по умолчанию.

Следует отметить, однако, что шестигранники у американцев также были. Напр., тот же Шиппингпорт, когда его переделывали в бридер, должен быть работать с шестигранными кассетами.

Ну и периодически интерес возникает и сейчас. Напр., с большим интересом обнаружил статью одного своего знакомого и коллеги, который считал шестигранные кассеты для одного из недавних проектов Вестингауза - добавлю, собственного проекта вестов, а не ВВЭР.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
alex_bykov
сообщение 2.11.2015, 15:54
Сообщение #17


Эксперт
******

Группа: Уровень доступа - 2
Сообщений: 3 375
Регистрация: 9.6.2007
Из: Обнинск-Москва
Пользователь №: 89



Ну и добавлю, что наиболее распространённые вестовские коды, когда они пошли на рынок ВВЭР, заимели индекс H (hexagonal)... Не так это сложно оказалось.


--------------------
С уважением

Александр Быков
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 2.11.2015, 16:40
Сообщение #18


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(alex_bykov @ 2.11.2015, 15:54) *
Ну и добавлю, что наиболее распространённые вестовские коды, когда они пошли на рынок ВВЭР, заимели индекс H (hexagonal)... Не так это сложно оказалось.


Тут стоит поделить мухи с котлетами.

Когда у тебя уже есть ЭВМ, то тебе намного менее критично - 4 соседа у каждой твоей расчётной точки или 6? И те же семерики для гексагонов активной зоны тебя меньше беспокоят и т.п.

А вот если у тебя один расчёт идёт за три месяца, то полуторное увеличение кол-ва арифметических операций в численной схеме будет стоить тебе ещё плюс 1,5 месяца. Ну, это грубо, конечно, и на самом деле не так всё страшно, но мысль, думаю, ясна.
И при этом твоя задача - гонки на выживание, а не освоение средств бюджета.

Поэтому на первых этапах, когда ни кодов, ни даже программ не было, большая сложность расчёта гексагональной зоны могла стать одним из факторов отказа американцев от неё.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 2.11.2015, 16:58
Сообщение #19


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 806
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



А вообще интересно, конечно. Много можно найти материалов по самым разным аспектам первых западных реакторов - как выбирались и т.п.
Но вопрос о выборе формы ТВС нигде не затрагивается (или я не нашёл). Квадрат везде упоминается как само собой разумеющееся.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Bond005
сообщение 2.11.2015, 23:03
Сообщение #20


Новичок
*

Группа: Novices
Сообщений: 45
Регистрация: 30.10.2015
Из: Киевщина
Пользователь №: 34 268



Сегодня расставлял квадраты.
В круг с радиусом 8 диагоналей квадрата со стороной 13,4 см (диаметр 303,21 см) вписывается 360 квадратов.
Итого площадь круга 72203 см2 а площадь 360 квадратов 64641 см2
Делим одно на другое, получим что площадь круга больше на 11,7%
Если вспомнить, что у шестиугольников получилось 4,5%, то получим что шестиугольники заполняют плотнее на 7,2%.
Если взять зону меньшего размера (7 диагоналей) получим слишком маленькое число квадратов, порядка 260, поэтому рисовать такую маленькую зону не стал. Все таки 360 ближе к 349 чем 260.
Так что, пожалуй есть за что бороться, за 7,2% мощности. Сейчас за 4% сколько бились.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

3 страниц V   1 2 3 >
Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



Текстовая версия Сейчас: 10.7.2020, 9:24