Главная
страница 1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Профиль(и) подготовки: Атомные электрические станции и установки

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ФИЗИКА ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ»



Цикл:

профессиональный




Часть цикла:

по выбору




дисциплины по учебному плану:

ИТАЭ; Б3.16.1




Часов (всего) по учебному плану:

288




Трудоемкость в зачетных единицах:

8

7 семестр – 3;

8 семестр - 5

Лекции

96 час

7, 8 семестры

Практические занятия

48 час

7, 8 семестры

Лабораторные работы

-

-

Расчетные задания, рефераты

20 час самостоят. работы

8 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

144 час




Экзамены

72

7, 8 семестры

Курсовые проекты (работы)

-

-



Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является

изучение нейтронно-физической теории критических ядерных реакторов и приобретение навыков решения некоторых практических задач по физике ядерных реакторов

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:


  • самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

  • анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументированно вести дискуссию и полемику (ОК-12);

  • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

  • участвовать в разработке методов прогнозирования количественных характеристик процессов, протекающих в конкретных технических системах на основе существующих методик (ПК-11);

  • участвовать в исследовании и испытании основного оборудования атомных электростанций в процессе разработки, создания, монтажа, наладки и эксплуатации (ПК-13).

Задачами дисциплины являются:

  • познакомить обучающихся с нейтронно-физическими процессами, протекающими в критических ядерных реакторах;

  • дать информацию о методах решения простых задач по физике ядерных реакторов;

  • научить использовать теоретические знания для анализа и математического обоснования состояния простых по форме и структуре ядерных реакторов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к дисциплинам по выбору профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Атомные электрические станции и установки» направления 140700 Ядерная энергетика и теплофизика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика (общая)», «Ядерная и нейтронная физика».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «Ядерные энергетические реакторы» и «Кинетика ядерных реакторов».



3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:



Знать:

  • нейтронно-физические процессы, протекающие в критических ядерных реакторах (ПК-8).

Уметь:

  • анализировать зависимости нейтронно-физических характеристик ядерного реактора от параметров, определяющих состав, структуру и физическое состояние активной зоны (ПСК-10).

Владеть:

  • навыками проведения оценочных нейтронно-физических расчетов ядерных реакторов по известным методикам (ПСК – 5).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов.



п/п


Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации


(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Диффузия моноэнергетических нейтронов

29

7

12

6




11

Контрольная работа

2

Замедление нейтронов в бесконечных средах

33

7

14

8




11

Контрольная работа

3

Пространственно-энергетическое распределение нейтронов

17

7

10

4




3

Устный опрос




Зачет

2













2

По оценкам текущего контроля




Экзамен

36













36

устный

4

Теория критических размеров

51

8

15

13




23

Расчетное задание


5

Теория решетки

57

8

25

17




15

Домашние задания

6

Особенности различных энергетических реакторов

10

8

8







2

Устный опрос

7

Особенности расчетов и экспериментов по физике реакторов

15

8

12







3

Устный опрос




Зачет

2













2

По оценкам текущего контроля




Экзамен

36













36

устный




Итого:

288




96

48




144





4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

7 семестр

1. Диффузия моноэнергетических нейтронов

Понятие о диффузии нейтронов. Плотность потока нейтронов. Скорость взаимодействия. Характерные длины пробега нейтронов. Плотность тока нейтронов. Уравнение диффузии. Граничные условия на границах двух сред и среды с вакуумом. Условия применимости диффузионного приближения. Интегральное уравнение для потока моноэнергетических нейтронов.

Скорость взаимодействия в случае немоноэнергетических нейтронов. Длина диффузии. Время диффузии нейтрона в среде.

2. Замедление нейтронов в бесконечных средах

Рассеяние в лабораторной системе координат. Ступенька замедления. Закон рассеяния. Средняя логарифмическая потеря энергии при одном столкновении. Понятие летаргии.

Энергетическое распределение замедляющихся нейтронов в бесконечных гомогенных средах. Замедление на водороде без поглощения и с поглощением. Вероятность избежать поглощения при замедлении. Замедление на тяжелых рассеивателях без поглощения и с поглощением.

Эффективный резонансный интеграл поглощения. Резонансный интеграл поглощения при бесконечном разбавлении.



3. Пространственно-энергетическое распределение нейтронов

Модель непрерывного замедления. Уравнение возраста. Уравнение замедления в возрастном

приближении. Возраст нейтронов. Площадь миграции нейтронов.

Многогрупповое приближение. Групповые диффузионные уравнения.

Термализация нейтронов. Температура нейтронного газа.

8 семестр

4. Теория критических размеров

Физическая классификация ядерных реакторов. Коэффициент размножения. Возможные представления цикла размножения нейтронов. Эффективный коэффициент размножения.

Гомогенный реактор без отражателя. Уравнение реактора в диффузионно-возрастном приближении. Материальный параметр. Условие критичности реактора в диффузионно-возрастном приближении. Одногрупповое приближение. Геометрический параметр и распределение потока нейтронов по объему реактора. Квазикритическое приближение.

Гомогенный однозонный реактор с отражателем в одногрупповом приближении. Эффективная добавка. Гомогенный однозонный реактор с отражателем в двухгрупповом приближении. Пространственное распределение потоков быстрых и тепловых нейтронов.

Многозонный реактор. Условие критичности двухзонного реактора с отражателем в одногрупповом приближении.

5. Теория решетки

Физические особенности гетерогенного реактора. Классификация реакторных решеток. Основные предположения в теории решетки.

Метод вероятностей первых столкновений (ВПС). Расчет ВПС в разреженных и тесных решетках.

Коэффициент размножения на быстрых нейтронах. Расчет коэффициента размножения на быстрых нейтронах для различных решеток. Зависимость этого коэффициента от параметров решетки и ячейки.

Вероятность избежать резонансного поглощения. Расчет эффективного резонансного интеграла поглощения в решетках. Учет энергетической и пространственной экранировок, взаимного затенения топливных блоков, замедления внутри блока, температурных эффектов. Зависимость вероятности избежать резонансного поглощения от параметров решетки и ячейки.

Коэффициент использования тепловых нейтронов. Относительное вредное поглощение. Расчет коэффициента использования тепловых нейтронов в диффузионном односкоростном приближении и методом АБГ. Особенности расчета в различных ячейках. Спектры нейтронов и усреднение сечений в области тепловых энергий. Зависимость коэффициента использования тепловых нейтронов от параметров решетки и ячейки.

Число нейтронов деления на один поглощенный топливом тепловой нейтрон.

Расчет длин диффузии и замедления в pазличных pешетках. Зависимость возpаста и квадpата длины диффузии нейтронов от параметров решетки. Зависимость материального параметра от отношения объемов замедлителя и топлива. Выбор оптимального варианта решетки.



6. Особенности различных энергетических реакторов

Водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР). Нейтронно-физические особенности. Основные направления усовершенствования ВВЭР. Оценочный расчет коэффициента размножения.

Водо-водяные кипящие реакторы (ВК). Нейтронно-физические особенности. Сравнение характеристик реакторов типа ВК и ВВЭР.

Канальные реакторы. Нейтронно-физические особенности и оценочный расчет канальных реакторов.

Реакторы на быстрых нейтронах. Основные нейтpонно-физические особенности. Особенности нейтронно-физического расчета.

7. Особенности расчетов и экспериментов по физике реакторов

Последовательность нейтронно-физического расчета реактора. Подготовка библиотек констант. Гомогенизация ячейки. Расчет макроячейки, полиячейки, гомогенного реактора. Обзор методов решения уравнения переноса нейтронов.

Программы расчета реакторных ячеек на ЭВМ. Методы подготовки многогрупповых микроскопических констант и расчета ячеек. Этапы расчета реакторной ячейки. Спектральная и пространственная задачи. Редактирование. Расчеты состояния, выгорания топлива, эффектов реактивности.

Компьютерные программы расчета реакторов. Физические модели и методы расчета реакторов. Расчеты состояний, эффективности СУЗ, эффектов и коэффициентов реактивности, выгорания топлива.

Структура и этапы нейтронно-физического проектирования энергетического реактора.

Классификация экспериментов. Зависимость особенностей эксперимента от способа использования получаемой информации. Взаимосвязь расчетных и экспериментальных исследований. Сравнение экспериментов на реакторах, подкритических и критических стендах. Эксперименты на подкритическом стенде.



4.2.2. Практические занятия

7 семестр

Пространственное распределение моноэнергетических нейтронов.

Замедление нейтронов в бесконечных средах.

Усреднение сечений по спектру Максвелла.

Эффективный резонансный интеграл поглощения.

Пространственное распределение замедляющихся нейтронов.



8 семестр

Решение волнового уравнения в различных системах координат.

Определение геометрического параметра для цилиндрического реактора.

Определение критического радиуса сферического реактора.

Постановка задачи о критических размерах и алгоритм ее решения для неоднородного цилиндрического реактора.

Определение эффективного коэффициента размножения для неоднородного цилиндрического реактора с независящим от радиуса в центральной области потоком нейтронов.

Алгоритм расчета коэффициента размножения на быстрых нейтронах.

Зависимость коэффициента размножения на быстрых нейтронах от параметров решетки и ячейки.

Алгоритм расчета вероятности избежать поглощения при замедлении.

Зависимость вероятности избежать поглощения при замедлении от параметров решетки и ячейки.

Алгоритм расчета коэффициента использования тепловых нейтронов.

Зависимость коэффициента использования тепловых нейтронов от параметров решетки и ячейки.

Зависимость площади миграции от параметров решетки и ячейки.
4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.



4.4. Расчетные задания

8 семестр

Расчет эффективного коэффициента размножения двухзонного реактора с отражателем и

распределения мощности по радиусу активной зоны этого реактора.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы
Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

Практические занятия проводятся в традиционной форме.

Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным занятиям, к контрольным работам, выполнение расчетного задания и домашних заданий, подготовку к зачетам, экзаменам.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются устный опрос, контрольные работы, расчетное задание и домашние задания.

Для промежуточной аттестации используются дифференцируемый зачет и экзамен.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.



7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов/ Г. Г. Баpтоломей, Г. А. Бать, В. Д. Байбаков, М. С. Алхутов.-2-е изд., пеpеpаб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 512 с.


б) дополнительная литература:

1. Сборник задач по курсу «Физика ядерных реакторов». Г. Г. Бартоломей/ Под ред. Б. А. Дементьева. – М.: Изд-во МЭИ, 1993. – 39 с.

2. Байбаков В. Д., Воробьев Ю. Б., Кузнецов В. Д. Коды для расчета ядерных реакторов: Учебное пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2003. 163 с.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Mathcad; Excel; Word.



б) другие:

не используются.



8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и профилю «Атомные электрические станции и установки».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Байбаков В.Д.




"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой АЭС



д.т.н., профессор Блинков В.Н.


Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины «физика ядерных реакторов» Цикл: профессиональный
143.05kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины " промышленная робототехника" Цикл: профессиональный
144.44kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины " энергетические машины и установки" Цикл: профессиональный
115.41kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины "низкотемпературный эксперимент" Цикл: профессиональный
161.3kb.
1 стр.
Учебная, учебно-методическая литература, изданная в нгту 2008 год Власичев, Г. Н. Физика ядерных реакторов: учеб пособие
55.57kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины " основы термической обработки " Цикл: профессиональный
122.13kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины "парогенераторы и теплообменники аэс" Цикл: профессиональный
120.98kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины «квантовая и оптическая электроника» Цикл: профессиональный
158.38kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины «радиотехнические цепи и сигналы» Цикл: профессиональный
123.59kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины «котельные установки и парогенераторы» Цикл: профессиональный
212.13kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины "теория пластичности и ползучести" Цикл: профессиональный
109.41kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины "Обработка металлов давлением" Цикл: профессиональный
142.09kb.
1 стр.