Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Исследование параметрических взаимодействий при регулировании ядерного реактора с обратной связью

https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-6-517-524

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрена принципиальная теоретическая возможность регулирования ядерного энергетического реактора, находящегося под воздействием внешних периодических возмущений, в условиях изменения режимов работы. Под внешним периодическим возмущением подразумевалось изменение условий теплоотвода в сторону уменьшения. Величина изменений предварительно расcчитывалась таким образом, чтобы условия работы энергетической установки не выходили за границы зоны безопасной работы реактора. В случае приближения параметров работы к критическим теплоотвод увеличивался до момента возвращения условий работы в прежнее состояние. Изучен амплитудный частотный отклик нелинейно обостренной системы в условиях работы ядерной энергетической установки, нелинейно реагирующей на внешние периодические воздействия. Рассмотрено воздействие внешних циклических возмущений на реактор, исходно находящийся в стационарном рабочем состоянии. Проведены исследования путем численного моделирования конкуренции процессов, протекающих в ядерной энергетической установке, которые определяются временем реакции и временем релаксации системы на периодическое внешнее воздействие. Представлены расчеты зависимости времени релаксации от температуры внешнего воздействия при фиксированной частоте, времени релаксации от частоты внешнего воздействия при фиксированной температуре для систем с разным временем релаксации. Определено, что при расчете зависимости температуры системы от времени внешнего воздействия существует широкая зона возможного частотного регулирования. Для оценки поведения ядерного энергетического реактора в условиях изменения режимов работы создана принципиальная физико-математическая модель состояния реактора, находящегося под внешним гармоническим воздействием, на основе нелинейного уравнения Риккати. Внешнее гармоническое воздействие моделировалось путем изменения условий теплоподвода и теплоотвода вблизи критической точки.

Об авторах

В. B. Опятюк
Одесский национальный политехнический университет
Украина

Адрес для переписки: Опятюк Владислав Владимирович – Одесский национальный политехнический университет, просп. Шевченко, 1, 65044, г. Одесса, Украина. Тел.: +380 66 772-26-59
vladopat@ukr.net



И. Л. Козлов
Одесский национальный политехнический университет
Украина

г. Одесса



В. И. Скалозубов
Одесский национальный политехнический университет
Украина

г. Одесса



И. А. Остапенко
Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
Украина

г. Киев



Список литературы

1. Proskuryakov K. N. (2015) Nuclear Power Plants. Moscow, MPEI Publishing House. 446 (in Russian).

2. Kazanskii Yu. A., Slekenichs Ya. V. (2018) Power Coefficient of Reactivity Used for Assessing the Results of Transients in Power Reactors. Izvestiya Vuzov. Yadernaya Energetika, (1), 63–74. https://doi.org/10.26583/npe.2018.1.07 (in Russian).

3. Кliuchnykov А. А., Sharaevskii I. G., Fialko N. М., Zimin L. B., Sharaevskaya E. I. (2012) Тhermophysics of Nuclear Reactors Breakdowns. Chernobyl, In-t Problem Bezopasnosti АES NAN Ukrainy. 528 (in Russian).

4. Elmer E. Lewis (2008) Fundamentals of Nuclear Reactor Physics. Elsevier. 280. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-370631-7.X0001-0.

5. Mikhalevich А. А., Rak U. A. (2021) Belarus Power Engineering System Modeling Taking into Account the Nuclear Power Plant Commissioning. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 64 (1), 5–14. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-1-5-14 (in Russian).

6. Khrustalev V. A., Garievskii M. V. (2021) Efficiency of Using the Auxiliary Boiler for Peak Power Generation by a Steam Turbine of NPP. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 64 (1), 78–90. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-1-78-90 (in Russian).

7. Lokhov A. (2011) Load-Following with Nuclear Power Plants. NEA News, 29 (2), 18–20.

8. Technical and Economic Aspects of Load Following with Nuclear Power Plants (2011) OECD-NEA, France, June 2011. 53. https://oecd-nea.org/ndd/reports/2011/load-following-npp.pdf

9. Kazanskii Yu. A., Slekenichs Ya. V. (2012) Kinetics of Nuclear Reactors. Coefficients of Reactivity. Introduction to Dynamics. Moscow, NIYaU MIFI Publ. 300 (in Russian).

10. Cherkesova L. V., Cherednikov P. I. (2003) Study of Stability and Transient Processes in Nonlinear Systems of Various Nature. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Electromechanics, (3), 50–63 (in Russian).

11. Cherednikov P. I., Podgayko O. I. (2001) Investigation the Non-Linear System Oscillations Stability in Upper Zones of Parametric Excitation. Radioelektronika i Informatika = Radioelectronics & Informatics, 1 (14), 12–15 (in Russian).

12. Kozlov V. N., Trosko I. U. (2012) A Stable Modes of Power Systems Based on Chaos Control. Nauchno-Tekhnicheskie Vedomosti Sankt-Peterburgskogo Gosudarstvennogo Politekhnicheskogo Universiteta. Nauka i Obrazovanie [Scientific and Technical Bulletin of St. Petersburg State Polytechnic University. Science and Education], (3–1), 111–117 (in Russian).

13. Cherkesova L. V. (2003) Nonlinear-Parametric Interactions in Resonant Systems of Different Physical Nature under Polyharmonic External Influence. Izvestiya Vuzov. Severo-Kavkazskii Region. Tekhnicheskie Nauki = University News. North-Caucasian Region. Technical Sciences Series, (4), 31–37 (in Russian).

14. Cherkesova L. V., Podgayko O. I. (2005) Investigation of Parametric Interactions in a Resonant System under Polyharmonic External Influence. Kontrol’no-Izmeritel’nyye Pribory i Avtomatika [Control, Measuring Devices and Automation], (5–6), 52–56 (in Russian).

15. Postnikov N. S. (2000) Conditions for the Existence of Chaotic Oscillations in Nuclear Reactors. Atomic Energy, 88 (6), 449–455. https://doi.org/10.1007/BF02673467.

16. Postnikov N. S. (2003) Chaotic Dynamics of Nuclear Reactors. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya: Fizika Yadernykh Reaktorov = Problems of Atomic Science and Engineering. Series: Physics of Nuclear Reactors, (3), 13–22 (in Russian).

17. Postnikov N. S. (2011) Chaotic Oscillations in a Regulated Zero-Power Nuclear Reactor. Vestnik Nizhegorodskogo Universiteta im. N. I. Lobachevskogo = Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod, 2 (1), 164–169 (in Russian).

18. Postnikov N. S. (2003) Dynamical Chaos in Nuclear Reactors. Vestnik Nizhegorodskogo Universiteta im. N. I. Lobachevskogo. Seriya: Matematicheskoe Modelirovanie i Оptimal’noe Upravlenie = Vestnik of Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod. Series: Mathematical Modeling and Optimal Control, (1), 92–107 (in Russian).

19. Lee J. D., Pan C. (2005) Nonlinear Analysis for a Nuclearcoupled Two-Phase Natural Circulation Loop. Nuclear Engineering and Design, 235 (5), 613–626. http://dx.doi.org/10.1016/j.nucengdes.2004.09.008.

20. Postnikov N. S. (2004) Possibility, Admissability and Desirability of Implementing Pulsed Stochastic Regimes in Boiling-Water Reactors with Natural Coolant Circulation. Atomic Ener- gy, 97 (6), 820–828. https://doi.org/10.1007/s10512-005-0068-y.

21. Postnikov N. S. (2009) Investigation of Chaotic Oscillations in Boiling-Water Reactors. Atomic Energy, 107 (5), 291–301. https://dlib.eastview.com/browse/doc/21106082 (in Russian).

22. Postnikov N. S. (2003) Possibility, Admissibility and Desirability of Implementing Pulsed Stochastic Regimes in Reactors with Gaseous Nuclear Fuel. Atomic Energy, 95 (5), 741–748. https://doi.org/10.1023/b:aten.0000016758.53656.51.

23. Postnikov N. S. (2012) Pulsed Chaos in Gaseous-Fuel Nuclear Reactors. Vestnik Nizhegorodskogo Universiteta im. N. I. Lobachevskogo = Vestnik of Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, 1 (1), 160–166 (in Russian).

24. Shabalin E. P. (1991) Stochastic Dynamics of Periodic Actuation Pulsed Reactor. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya: Fizika Yadernykh Reaktorov = Problems of Atomic Science and Engineering. Series: Physics of Nuclear Reactors, (4), 3–9 (in Russian).

25. Postnikov N. S. (2006) Methods for Controlling Pulsed Stochastic Operating Regimes of Nuclear Reactors. Atomic Energy, 101 (2), 555–563. https://doi.org/10.1007/s10512-006-0130-4.

26. Frank-Kamenetskii D. A. (1987) Diffusion and Heat Transfer in Chemical Kinetics. Moscow, Nauka Publ. 502 (in Russian).

27. Polyanin A. D., Zaitsev V. F. (2003) Handbook of Exact Solutions for Ordinary Differential Equations. Chapman and Hall/CRC. 2nd ed. 816. https://doi.org/10.1201/9781420035339.

28. Kondratyev E., Gerasymenko A., Merkotan K., Rusov V. (2011) Behavior of Nonlinear Reactive System under External Harmonic Perturbation Nearby a Critical State. Visnyk of the Lviv University. Series Physics, (46), 63–70.

29. Shirokov S. V. (2011) Nuclear Reactor Physics. Minsk, Vysheyshaya Shkola Publ. 349 (in Russian).

30. Opyatyuk V. V. (2016) The Behavior of a Flow Reactor of Ideal Mixing Near Singular Points and its Effectiveness. Goreniyе i Plazmokhimiya, 14 (3), 182–188 (in Russian).

31. Martinson L. K., Smirnov E. V. (2012) Quantum Physics. Moscow, Publishing House of MSTU im. N. E. Bauman. 526. (in Russian).

32. Yavorskiy B. M., Detlaf A. A., Lebedev A. K. (2006) Physics Handbook for Engineers and Higher Education Students. Moscow. 1056 (in Russian).


Рецензия

Для цитирования:


Опятюк В.B., Козлов И.Л., Скалозубов В.И., Остапенко И.А. Исследование параметрических взаимодействий при регулировании ядерного реактора с обратной связью. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2021;64(6):517-524. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-6-517-524

For citation:


Opiatiuk V.V., Kozlov I.L., Skalozubov V.I., Ostapenko I.A. Study of Parametric Interactions in the Nuclear Reactor Control with Feedback. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2021;64(6):517-524. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-6-517-524

Просмотров: 143


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)