Выбор формы кассет - квадрат и шестигранник, Вынос из Технических вопросов россыпью |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Выбор формы кассет - квадрат и шестигранник, Вынос из Технических вопросов россыпью |
30.10.2015, 23:31
Сообщение
#1
|
|
Новичок Группа: Novices Сообщений: 47 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. |
|
|
30.10.2015, 23:43
Сообщение
#2
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
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 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. |
|
|
30.10.2015, 23:55
Сообщение
#3
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 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 |
|
|
31.10.2015, 11:51
Сообщение
#4
|
|
Новичок Группа: Novices Сообщений: 47 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.
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. |
|
|
31.10.2015, 12:43
Сообщение
#5
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
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 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. |
|
|
31.10.2015, 13:03
Сообщение
#6
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Надо найти картограмму ВВЭР-1 Вот его зона. Теперь надо собрать такую же из квадратов. Я не справлюсь 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. |
|
|
31.10.2015, 13:18
Сообщение
#7
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 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. |
|
|
31.10.2015, 21:03
Сообщение
#8
|
|
Новичок Группа: Novices Сообщений: 47 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. |
|
|
31.10.2015, 21:14
Сообщение
#9
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
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? Или у них не было проблем с транспортировкой корпусов. Кстати, возможно это и ответ. Не было. У них реки, море и т.п. |
|
|
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... |
|
|
31.10.2015, 22:23
Сообщение
#11
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
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:
|
|
|
31.10.2015, 22:39
Сообщение
#12
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
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. |
|
|
31.10.2015, 22:55
Сообщение
#13
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 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. |
|
|
2.11.2015, 14:20
Сообщение
#14
|
|
Опытный Группа: Haunters Сообщений: 123 Регистрация: 16.1.2012 Из: Москва Пользователь №: 33 540 |
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 |
|
|
2.11.2015, 15:07
Сообщение
#15
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
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. |
|
|
2.11.2015, 15:32
Сообщение
#16
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 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. |
|
|
2.11.2015, 15:54
Сообщение
#17
|
|
Эксперт Группа: Уровень доступа - 2 Сообщений: 3 885 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 |
|
|
2.11.2015, 16:40
Сообщение
#18
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
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. |
|
|
2.11.2015, 16:58
Сообщение
#19
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 891 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. |
|
|
2.11.2015, 23:03
Сообщение
#20
|
|
Новичок Группа: Novices Сообщений: 47 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. |
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 26.4.2024, 12:00 |