Ydinvoimalan säätönopeus

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Missä ajassa ydinvoimalan reaktorin (esim. 400 MW) tehoa voidaan laskea
25 % (400 MW -> 300 MW)? Ehkä täällä jo jossain käsitelty?

Sivut

Kommentit (41)

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Eiköhän tuo säädy niin nopeasti kuin hidastinsauvoja saa liikutetuksi.

Toinen juttu on sitten, että meikäläisten laitosten tehoa ei muutella vaan pidetään vakiona niillä säätösauvoilla. Siinä on laitoksen lupaehto vastassa. Ja lieneekö turvallisuus pohjalla. Vaihtuvatehoinen reaktori myös kuormittuu mekaanisesti pahoin.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija

Xenon-myrkytys pitäisi hoitaa jotenkin, jos reaktorin tehoa säädellään. Tämähän oli Tshernobylin poksahduksen yksi syy. Xenonin takia säätösauvat oli melkein kokonaan ulkona.

Mutta sähkötehoa saa säädeltyä päästämällä höyryä pihalle, turbiinin ohi.

Tuo xenon syntyy siitä, että 6% fissiotuotteista on jodi-135, ja se hajoaa 6.7 tunnin puoliintumisajalla xenon-135:ksi.

Xenon kaappaa neutronit, ja sen kompensoimiseksi pitää vetää säätösauvat ulos.

Vierailija

Voisi tietenkin suunnitella semmoisia laitoksia että on iso, keskikokoinen ja pieni reaktori, ja jokaisella omat generaattorit.

Saatais 8 eri tehotasoa, jos jokainen on on/off.

Saatais esim kesähuollon aikanakin sähköä jostain.

jiitu
Seuraa 
Viestejä266
Liittynyt29.8.2006

Tuollaisia 25 % tehomuutoksia rajoittaa juuri tuo säätökoneiston nopeus ja sauvojen reaktiivisuusvaikutus. RBMK:ssaahan nuo sauvat muuten on aika hitaat.

Jos ajatellaan mahdollisimman nopeaa pikasulkua ja nopeita säätösauvoja, merkittävä tekija on se, kuinka kauan reaktori on ollut käynnissä, eli toisin sanoen viivästyneiden neutronien prekursorikonsentraatiot: jos ajatellaan, että säätösauvat menevät nopeasti reaktoriin sisälle, neutroneiden hyvin lyhyt eliaika (luokkaa 0,1 ms) takaa sen, että suhteellisen pienellä negatiivisella reaktiivisuudella teho tippuu hyvin noepasti nollaan (takaisinkytkennät sitten vaikuttavat osaltaan reaktiivisuuksiin) ilman viivästyneitä neutroneja. Mutta jos reaktori on ollut käynnissä pitkään, säätösauvojen pikainen työntö sisään aihettuu ensin ns kerkeän hypyn(tai tässä taauskesa tiputuksen), jolloin teho tippuu hyvin nopeasti teitylle tasolle ja sen jälkeen teho tippuu sitä mukaan, kun prekursorikonsentraatiot pienenevät.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Hienoja sanoja joista ei tajua maalliko mitään.

Miten säätösauvat toimivat tehon suhteen? Fission ylläpitäminen vaatii hitaita neutroneja. Hidastetaanko neutroneja tehon nostamiseksi sauvoilla? Eli sauvat ulkona neutronit ovat nopeita ja teho pieni?

Eli valistakaahan hienojen sanojen osaajat maallikkoa hieman.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija
jiitu

prekursorikonsentraatiot: jos ajatellaan, että säätösauvat menevät nopeasti reaktoriin sisälle, neutroneiden hyvin lyhyt eliaika (luokkaa 0,1 ms) takaa

Kun kysyjä mainitsi sähkötehoja niin sanotaan kumminkin että
teho tippuu kun ensiökierron vesi jäähtyy. Siihen menee pitempään
kuin 0,1ms.

Vierailija
Paul M
Hienoja sanoja joista ei tajua maalliko mitään.

Miten säätösauvat toimivat tehon suhteen? Fission ylläpitäminen vaatii hitaita neutroneja. Hidastetaanko neutroneja tehon nostamiseksi sauvoilla? Eli sauvat ulkona neutronit ovat nopeita ja teho pieni?

Eli valistakaahan hienojen sanojen osaajat maallikkoa hieman.

Säätösauvoilla ei hidasteta neutroneja, sen tekee vesi. Säätösauvojen tehätävänä on absorboida neutroneja. Eli kun tasapainossa olevan reaktorin säätösauvoja liikutetaan ylös tai alas, kasvaa tai pienenee reaktorin kriittisyys (=ketjureaktiota jatkavan neutronisukupolven neutronien määrän suhde edellisen sukupolven neutronien määrään)sauvojen liikesuunnasta riipuen, jonka jälkeen reaktorin teho asettuu säätösauvojen uutta asentoa vastaavaan tasapainoon.

jiitu
Seuraa 
Viestejä266
Liittynyt29.8.2006
Lyde
jiitu

prekursorikonsentraatiot: jos ajatellaan, että säätösauvat menevät nopeasti reaktoriin sisälle, neutroneiden hyvin lyhyt eliaika (luokkaa 0,1 ms) takaa



Kun kysyjä mainitsi sähkötehoja niin sanotaan kumminkin että
teho tippuu kun ensiökierron vesi jäähtyy. Siihen menee pitempään
kuin 0,1ms.

Mun mielestä tuossa alussa kysyttiin nimenomaan reaktorin tehoa:

"Missä ajassa ydinvoimalan reaktorin (esim. 400 MW) tehoa voidaan laskea..."

Toki nuo on aika pieniä lämpötehoja nykyisille ydinreaktoreille, mutta kuitenkin. Sori, jos ymmärsin väärin.

Tosiaan, jos ajatellaan sähkötehoa ilman turbiinin ohivirtausta, niin vasteaika reaktorin tehoon on toki selvästi pidempi.

Ja tuo 0.1 ms siis on about neutronien keskimääräinen elinaika perus termisessä reaktorissa. Se ei taropita, että teho tippuisi nollaan siinä ajassa, vaan siihen sitten vaikuttaa reaktiivisuus. Jos reaktiivisuus on nolla, eli kasvukerroin on tasan 1, tuo neutronisukupolvi uusiutuu 0.1 sekunnissa, mutta neutronien määrä ei muutu. Jos tas reaktiivisuus on hieman negatiivinen, voi sen suuruudesta laskea, kinka paljon tuon yhden 0,1 millisekunnissa uusiutuvan neutronisukupolven aikana poistuu neutroneja.

Tarkka lasku on toki aina differentiaaliyhtälö, eikä tämmöinen diskreetti "sukupolvilasku". Mutta tuosta näkee sen idean. Eli tehon käytös on periaatteessa yksinkertaistetusti aina ekxponentiaalista tyyliin P(t) = P0*exp(t/T), jossa periodi T on negatiivinen tehon laskiessa ja positiivinen sen noustessa. Ja periodi muuttuu koko ajan fysikaalisten faktojen vallitessa.

no jo. Eipä tällä taida enää hirveästi olla tekemistä alkuperäisen kysymyksen kanssa, mutta kun täällä niin plajon ydintekniikasta keskustellaan ja kerrankin oli hyvä hetki sanoa muutama sana perus reaktorifysiikasta (tai no dynamiikkasta), niin oli pakko

Vierailija
jiitu

Ja tuo 0.1 ms siis on about neutronien keskimääräinen elinaika perus termisessä reaktorissa

Itse asiassa neutronien keskim. elinaika on 0,1 ms vain kerkeillä neutroneilla, kaikkien (kerkeät + viivästyneet) syntyvien neutronien keskim. elinaika taitaa olla lähellä 0,1 sekuntia.

jiitu
Seuraa 
Viestejä266
Liittynyt29.8.2006
Paul M
Hienoja sanoja joista ei tajua maalliko mitään.

Miten säätösauvat toimivat tehon suhteen? Fission ylläpitäminen vaatii hitaita neutroneja. Hidastetaanko neutroneja tehon nostamiseksi sauvoilla? Eli sauvat ulkona neutronit ovat nopeita ja teho pieni?

Eli valistakaahan hienojen sanojen osaajat maallikkoa hieman.

Tuossa jo gradienti ehtikin säätösauvoista oleellisen sanoa.
Muuten noista hienosita sanoista pari lisäsanaa:

eli neutroneita jaetaan tyyoillisesti eri ryhmiin energian mukaan: nopea ja terminen on tyypillisesti koko reaktorilaskuissa käytetty kaksiryhmäjako (niihin tarivttavien vakioiden laskussa käytetään aluksi paljon tiheämpää jakoa) Termisillä neutroneilla on selvästi suurempi todennäköisyys aiheuttaa fissio ja toisaalta neutronit syntyvät nopeina, joten niitä tyypillisesti halutaan siis hidastaa.

syntytapansa mukaan neutronit taas jaetaan välittömästi suoraan fissiossa syntyviin, eli kerkeisiin ja fissiosta selvällä viiveelää syntyviin, eli loogisesti viivästyneisiin neutroneihin (syntynvät tiettyjen fissiotuotteiden hajoamisen yhteydessä = näiden tuotteiden määrä = prekursorikonsentraatio). Kuten todettua, jo syntyneen neutronin eliaika on hyvin lyhyt, joten pienelläkin reaktiivisuudella tehon muutos on hyvin nopea. Viivästyneet neutronit pidentävät radikaalisti keksimääräistä neutronien (hmmm, mikähän nyt olisi se oikea termi) ....aikaa aiheuttaa uusi fissio. Tämä mahdollistaa fission periodin säädön, eli siis suomeksi isot reaktoriperiodit (hitaat tehomuutokset). Jos kuitenkin reaktiivisuus kasvaa huomattavan suureksi, hypätään vaiheeseen, jossa pelkät kerkeä neutronit tekevät reaktorin kriittiseksi ja periodi muuttuu nopeasti hyvin lyhyeksi ja teho lähtee hetkellisesti räjähdysmäiseen kasvuun.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita reaktorissa pommia, vaan takaisinkytkennät hoitavat homman. Eli tilanne ei sinällään ole vaarallinen, mutta ilman viivästyneitä neutroneja, ei tehoa käytännössä kyettäisi pitämään tasaisena.

Ehkäpä tämä vähän selvitti näitä "hienoja sanoja". Jos enempi kiinnostaa, niin kannattaa alkaa lukemaan reaktorifysiikkaa

jiitu
Seuraa 
Viestejä266
Liittynyt29.8.2006
Gradientti
jiitu

Ja tuo 0.1 ms siis on about neutronien keskimääräinen elinaika perus termisessä reaktorissa



Itse asiassa neutronien keskim. elinaika on 0,1 ms vain kerkeillä neutroneilla, kaikkien (kerkeät + viivästyneet) syntyvien neutronien keskim. elinaika taitaa olla lähellä 0,1 sekuntia.

Tai vielä tarkemmin (kuten tuossa yllä koitan mainita), se on jo syntyneiden neutronien elinaika. Siis, kun neutroni syntyy (kerkeästi tai viivästetysti), niin siitä hetkestä lähtien, kun se lähtee tekemään yksinäistä vaellustaan ennen pariutumistaan uraani, plutonium, tai jonkin muun ytimen kanssa ( tai karkaa kekkereistä kokonaan), se sa kulkea vapaana tuon ajan. keskimäärin. Noin. Mutta en ole koskaan ollut hyvä termien kanssa ja ne voi olla väärin. Itse asia on pääasia. Ja varmaan hiljalleen näistä alkaa selviämään oleellinen

Vierailija
jiitu
Tai vielä tarkemmin (kuten tuossa yllä koitan mainita), se on jo syntyneiden neutronien elinaika. Siis, kun neutroni syntyy (kerkeästi tai viivästetysti), niin siitä hetkestä lähtien, kun se lähtee tekemään yksinäistä vaellustaan ennen pariutumistaan uraani, plutonium, tai jonkin muun ytimen kanssa ( tai karkaa kekkereistä kokonaan), se sa kulkea vapaana tuon ajan. keskimäärin. Noin. Mutta en ole koskaan ollut hyvä termien kanssa ja ne voi olla väärin. Itse asia on pääasia. Ja varmaan hiljalleen näistä alkaa selviämään oleellinen

Riippuu tietysti miten asiaa ajattelee. Itse ajattelen, että tietyn neutronisukupolven neutroneista osa syntyy kerkeinä (elinaika 0,1 ms) ja osa viivästyneinä (elinaika >10 sek). Eli viivästyneet neutronit ovat ikään kuin varastoituneet hetkeksi johonkin ja vapautuvat sitten.

jiitu
Seuraa 
Viestejä266
Liittynyt29.8.2006
Gradientti
jiitu
Tai vielä tarkemmin (kuten tuossa yllä koitan mainita), se on jo syntyneiden neutronien elinaika. Siis, kun neutroni syntyy (kerkeästi tai viivästetysti), niin siitä hetkestä lähtien, kun se lähtee tekemään yksinäistä vaellustaan ennen pariutumistaan uraani, plutonium, tai jonkin muun ytimen kanssa ( tai karkaa kekkereistä kokonaan), se sa kulkea vapaana tuon ajan. keskimäärin. Noin. Mutta en ole koskaan ollut hyvä termien kanssa ja ne voi olla väärin. Itse asia on pääasia. Ja varmaan hiljalleen näistä alkaa selviämään oleellinen



Riippuu tietysti miten asiaa ajattelee. Itse ajattelen, että tietyn neutronisukupolven neutroneista osa syntyy kerkeinä (elinaika 0,1 ms) ja osa viivästyneinä (elinaika >10 sek). Eli viivästyneet neutronit ovat ikään kuin varastoituneet hetkeksi johonkin ja vapautuvat sitten.

Joo no kuten sanoin. Minulla on aina tapana vähän puhua termeillä vähän miten sattuu Taitaa neutroneiden elinaika olla juuri se termi, jolle mitein vähän joitain muuta ja käytin sitä termiä hieman eri asiaan.

Joka tapauksessa me varmaan molemmat tiedetään melkoisen hyvin se oleellinen, eli mitä se syvimmillään tarkoittaa. Oleellista tässä lienee oittaa selittää täällä siten, että kysyjätkin ymmärtää joitan.

Kieltämättä ainakin minä olen vähän sekaisin, jos ajattelen tätä koko hommaa näitten sukupolvien ja sen semmoisten kanssa. Kyllä näitten juttujen ymmärtäminen vaatii ihan niitten diffisyhtälöiden pyörittämistä. Sitä puuhaa minä olen viimeiset minä olen viimeiset puoli vuotta täyspäiväisesti tehnyt sanomatta kertaakaan sanaa "neutronien keskimääräinen elinaika"

Vierailija
jiitu
Eli tehon käytös on periaatteessa yksinkertaistetusti aina ekxponentiaalista tyyliin P(t) = P0*exp(t/T), jossa periodi T on negatiivinen tehon laskiessa ja positiivinen sen noustessa. Ja periodi muuttuu koko ajan fysikaalisten faktojen vallitessa.

Miksi laskea noin monimutkaisesti ?

Laplace-tasossa P(s) = P0 / (s - 1/T)

jiitu
Seuraa 
Viestejä266
Liittynyt29.8.2006
oge
jiitu
Eli tehon käytös on periaatteessa yksinkertaistetusti aina ekxponentiaalista tyyliin P(t) = P0*exp(t/T), jossa periodi T on negatiivinen tehon laskiessa ja positiivinen sen noustessa. Ja periodi muuttuu koko ajan fysikaalisten faktojen vallitessa.



Miksi laskea noin monimutkaisesti ?

Laplace-tasossa P(s) = P0 / (s - 1/T)

Eiköhän tuo eksponenttiesitys ole kuitenkin suuremmalle osalle ihmisistä se havainnollisempi muoto. Se lienee edelleen tämän ketjun oleellinen asia. Oikea reaktori ja niiden numeeriset pyöritykset ovat sitten taas aivan oma lukunsa, joista ei tässä ole tarvetta jauhaa.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat