Приказ о проведении аккредитационной экспертизы СОШ № 2 с;doc

УТВЕРЖДАЮ
Директор ЭНИН
__________ Ю.С. Боровиков
«___» ____________201__ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
С2.Б8 «КИНЕТИКА ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ»
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 141403 «АТОМНЫЕ СТАНЦИИ: ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ИНЖИНИРИНГ»
СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ: Проектирование и эксплуатация атомных станций
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): специалист
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2013 г.
КУРС 5, СЕМЕСТР 9
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 6
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: С2.Б6 «Теория переноса нейтронов», С2.Б7 «Физика
ядерных реакторов»
ПОСТРЕКВИЗИТЫ: С3.Б7 «Ядерные энергетические реакторы»
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
ЛЕКЦИИ
32 часов (ауд.)
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
8 часов (ауд.)
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
16
56
72
ИТОГО
128 часов
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ
часов (ауд.)
часов
часов
Очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: экзамен в 9 семестре
ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА: «Атомных и тепловых электростанций»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ:
к.т.н., доцент А.С. Матвеев
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП:
к.т.н., доцент Л.А. Беляев
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
асс., С.В. Лавриненко
2013 г.
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц2 и Ц3 основной
образовательной программы 141403 «Атомные станции: проектирование,
эксплуатация, инжиниринг»
Дисциплина нацелена на подготовку студентов к:
- научно-исследовательской и производственно-технологической работе в
области атомной энергетики;
- поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина С2.Б8 «Кинетика ядерных реакторов» относится к специальным дисциплинам профессионального цикла. Она непосредственно связана с дисциплинами С2.Б6 «Теория переноса нейтронов», С2.Б7 «Физика
ядерных реакторов», которые являются ее пререквизитами. Постреквизитами
дисциплины «Кинетика ядерных реакторов» являются дисциплины профессионального цикла: «Ядерные энергетические реакторы» и др.
3. Результаты освоения дисциплины
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания,
умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной
программы: Р16, Р24*. Соответствие результатов освоения дисциплины
«Основы атомной энергетики» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
Формируемые
компетенции в
Результаты освоения дисциплины
соответствии с
ООП*
З.16.1, З.24.1
В результате освоения дисциплины студент должен знать:
основы переходных процессов, протекающих в ЯР и их основные динамические характеристики; изменение реактивности в переходных
режимах и аварийные процессы; изменение изотопного состава активной зоны реактора; шлакование и отравление реактора; выгорание
ядерного топлива, воспроизводство, глубина выгорания топлива; основные нейтронно-физические измерения (НФИ) в процессе эксплуатации
У.16.1, У.24.1
В результате освоения дисциплины студент должен уметь:
составлять математические модели процессов изменения нуклидного
состава, протекающих в активной зоне реактора; обосновать физические упрощения основных уравнений в моделировании различных нестационарных процессов
В.16.1, В.24.1
В результате освоения дисциплины студент должен владеть:
основами методик экспериментов и обработки опытных данных по
определению различных эффектов и характеристик активной зоны ЯР
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций
представлена в Основной образовательной программе подготовки специалистов по направлению 141403 «Атомные станции: проектирование, эксплуатация, инжиниринг».
4.
Структура и содержание дисциплины
4.1.
Аудиторная работа (час)
Формы текущего
СРС
Итого
контроля
Лаб.
Практ.
(час)
Лекции
и аттестации
занятия занятия
ИндивидуальТеория переходных проное письменное
6
4
12
22
цессов
задание.
Устный отчет.
Влияние изменения изоИндивидуальтопного состава ядерного
ное письменное
6
4
12
22
горючего во времени на
задание.
работу ЯР
Устный отчет
ИндивидуальОтравление ядерного
ное письменное
8
4
20
32
топлива
задание.
Устный отчет.
Устный отчет.
Шлакование реактора
6
4
12
22
№
Название раздела/темы
1
2
3
4
5
Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения
Нейтронно-физические
измерения в процессе
эксплуатации ЯР
Промежуточная аттестация
Итого
4.2.
6
8
16
30
Отчет по лабораторной работе
экзамен
32
8
16
72
128
Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Теория переходных процессов
Лекции 1-3.
Нестационарные процессы в ЯР. Элементарное кинетическое уравнение. Уравнение диффузии в переходных процессах без учета запаздывающих
нейтронов. Период ЯР на мгновенных нейтронах. Реактивность. Единицы
измерения реактивности. Влияние запаздывающих нейтронов, их образование и характеристики при делении разных топлив (число групп, выход, средняя энергия). Понятие ценности запаздывающих нейтронов β и ее определение для реакторов разных типов. Математическая постановка задачи кинети-
ки с учетом 6 групп запаздывающих нейтронов, ее решение, графическая интерпретация решения. Установившийся и переходные периоды.
Формула обратных часов. Особенности переходных процессов при
больших β. Особенности переходных процессов при малых β. Понятие мгновенной критичности. График зависимости установившегося периода от реактивности для реакторов с разными спектрами первичных нейтронов, вызывающих деление. Изменения нейтронного потока с учетом запаздывающих
нейтронов при различных знаках реактивности. Особенности останова.
Кинетика реактора при линейном изменении реактивности. Кинетика
реактора с учетом температурного эффекта.
Практические занятия
1-2. Управление ЯР.
Раздел 2. Влияние изменения изотопного состава ядерного горючего во времени на работу ЯР
Лекции 1-3.
Процессы, происходящие при работе с ядерным горючим. Изменения изотопного состава исходного уранового топлива. Уравнения выгорания для теплового реактора. Общее уравнение выгорания. Упрощения при
решении уравнений выгорания. Физический смысл эффективного времени.
Случай малого выгорания. Особенности выгорания при большом эффективном времени.
Глубина выгорания топлива. Увеличение глубины выгорания, способы
перегрузки топлива. Кампания топлива. Кампания реактора. Обеспечение
требуемой кампании. Примерный порядок расчета изменения изотопного состава топлива и определения длины кампании.
Выгорающие поглотители (расчет скорости выгорания, предъявляемые
требования, способы размещения). Блокированные выгорающие поглотители.
Воспроизводство делящегося материала. Период удвоения. Плутониевый коэффициент для реакторов разных типов.
Практические занятия.
1-2. Выгорание топлива.
Раздел 3. Отравление ядерного топлива
Лекции 1-3.
Кинетика отравления топлива: основные определения и физические
особенности основного отравителя - ксенона 135Xe.
Математические модели оценки динамики поведения ксенона, области их
применения. Особенности поведения йода. Принципы оценки потери реактивности при отравлении ксеноном по разным методикам.
Зависимость стационарного отравления ксеноном от обогащения уранового топлива и плотности потока нейтронов. Стационарное отравление для
условного теплового реактора, энергетических реакторов типа ВВЭР-1000,
ВВЭР-440, РБМК-1000, а также для исследовательского реактора ИРТ-Т.
Понятие эффективного периода полувыгорания ксенона. Особенности
отравления на переходных режимах. Йодная яма, выбеги реактивности и их
основные характеристики. Пространственные ксеноновые колебания или
волны. Типы колебаний и основные причины их возникновения. Принципы
контроля и подавления. Способы гашения ксеноновых волн.
Обоснование алгоритма экспресс-оценки отравления ксеноном. Основные приемы графоаналитического метода.
Оценка роли отравления теплового реактора родием. О модели отравления экспериментального реактора продуктами облученного бериллия.
Практические занятия
1-2. Методы расчета отравления реактора ксеноном
Раздел 4. Шлакование реактора
Лекции 1-3.
Шлакование топлива: основные определения и физические особенности шлаков. Уравнение шлакования. Анализ шлакования в начальный период
работы реактора. Методика расчета шлакования.
Двойственный характер поведения самария.
Математические модели оценки динамики поведения самария с учетом
и без учета радиационного отжига прометия, область применения моделей.
Накопление 149Sm в режиме пуска свежего реактора. Графики установления равновесного отравления для реакторов разных типов. Зависимость
времени достижения равновесного отравления самарием от плотности потока тепловых нейтронов.
Нестационарное отравление. Режим останова со стационарного уровня
мощности. Оценка глубины прометиевого провала. Зависимость предельного
отравления самарием и стационарного отравления ксеноном от плотности
потока тепловых нейтронов. Понятие ″самариевой смерти″ реактора.
Режим останова с нестационарного уровня мощности. Номограммные
методы оценки потери реактивности для этих режимов.
Переходные режимы работы реактора после достижения равновесного
отравления самарием.
Обоснование алгоритма экспресс-оценки отравления самарием. Основные приемы графоаналитического метода
Практические занятия
1-2. Методы расчета шлакования реактора
Раздел 5. Нейтронно-физические измерения в процессе эксплуатации ЯР
Лекции 1-2.
Необходимость и объем НФИ. Физический пуск ЯР . Этапы холодного
и горячего физпуска. Энергопуск. Определение критической загрузки. Построение графика обратной величины подкритического потока. Коэффициент
умножения. Калибровка органов регулирования. Метод разгона Р. Градуировка по периоду разгона в Р с большим источником нейтронов. Градуировка
в подкритическом реакторе. Метод сравнения или компенсации. Метод скачка плотности нейтронов.
Определение температурного и мощностного эффектов и коэффициентов реактивности. Определение стационарного и нестационарного отравления ксеноном. Методика определения йодной ямы.
Определение распределения энерговыделения. Активационный метод,
с помощью ионизационных камер и счетчиков нейтронов, из дифференциальной характеристики АР и др.
Лабораторные занятия на программном комплексе SSL DYNCO
LAB SYSTEM.
1. Определение критического положения группы поглощающих стержней.
2. Определение критической концентрации борного поглотителя.
3. Измерение реактивности методом асимптотического периода.
4.3.
Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов
обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках
данной дисциплины и указанных в пункте 3.
5.
№
Формируемые
компетенции
1
2
3
4
5
6
З.16.1
З.24.1
У.16.1
У.24.1
В.16.1
В.24.1
Разделы дисциплины
1
+
2
+
3
+
4
+
5
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов
учебной работы с методами и формами активизации познавательной дея-
тельности студентов для достижения запланированных результатов обучения
и формирования компетенций.
Методы и формы
активизации деятельности
Опережающая СРС
Методы IT
Проблемное обучение
Исследовательский метод
Поисковый метод
Л
Виды учебной деятельности
ЛР
П
+
+
+
+
+
+
СРС
+
+
+
+
+
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с
использованием Internet-ресурсов, методических разработок, специальной
учебной и научно-технической литературы;
закрепление теоретического материала при проведении практических и лабораторных занятий.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)
6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и
закрепление знаний студента, развитие практических умений включает:
– работу с лекционным материалом, решение домашних задач, поиск и
обзор литературы и электронных источников информации по индивидуальному заданию;
– опережающую самостоятельную работу;
– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
– подготовку к лабораторным работам, к практическим занятиям;
– подготовку к контрольным работам и экзамену.
6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) предусматривает:
– исследовательскую работу и участие в научных студенческих конкурсах, конференциях, семинарах и олимпиадах;
– анализ научных публикаций по тематике, определенной преподавателем;
– поиск, анализ, структурирование и презентацию информации;
– углубленное исследование вопросов по тематике лабораторных работ.
6.3 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
При выполнении самостоятельной работы студенты имеют возможность пользоваться специализированными источниками, приведенными в
разделе 8 «Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины».
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
(фонд оценочных средств)
Контроль самостоятельной работы студентов и качество освоения
отдельных разделов дисциплины осуществляется посредством:
– защиты 3 лабораторных работ в соответствии графиком выполнения;
– результатов 2 контрольных работ и защит 2-х тем;
– оценки активности студентов на практических занятиях;
– оценки выполнения домашних задач.
Для текущей оценки качества освоения дисциплины разработаны и используются следующие средства:
– комплект задач для закрепления теоретического материала;
– контрольные вопросы и задачи по отдельным темам.
Для итоговой аттестации подготовлен комплект экзаменационных
билетов, которые содержат теоретические вопросы и задачи.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)
Основная литература
1. Мерзликин Г.Я. Основы теории ядерных реакторов. Курс для эксплуатационного персонала АЭС. – Севастополь: СИЯЭиП, 2001.
2. Основы теории и методы расчёта ядерных энергетических реакторов:
Учеб. пособие для вузов / Г.Г. Бартоломей, Г.А. Бать, В.Д. Байбаков, М.С.
Алхутов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 512 с.,
ил.
3. Дементьев Б.А. Кинетика и регулирование ядерных реакторов. - М.: ЭАИ,
1986. - с. 272.
4. Саркисов А.А., Пучков В.Н. Физические основы эксплуатации ядерных
паропроизводящих установок. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 504 с., ил.
5. Владимиров В.И. Физика ядерных реакторов: Практические задачи по их
эксплуатации. Изд. 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. - 480 c.
Дополнительная литература
1. Ганев И.Х. Физика и расчет реактора: Учеб.пособие для вузов / Под
общ. ред. Н.А. Доллежаля. - М.: Энергоиздат, 1981. - 368 с.
2. Кузнецов В.А. Судовые ядерные реакторы (основы теории и эксплуатации): Учебник. -Л: Судостроение, 1988. - 264 с., ил.
3. Камерон И. Ядерные реакторы: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1987. 320 с.
4. Доллежаль Н.А., Емельянов И.Я. Канальный ядерный энергетический реактор. М.: Атомиздат,1980.
5. Усынин Г.Б., Кусмарцев Е.В. Реакторы на быстрых нейтронах: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Ф.М. Митенкова. - М.: Энергоатомиздат, 1985. 288 с., ил.
6. Шаманов И.П.. Романцев Г.Е. Судовые ядерные энергетически реакторы:
Учебник, - Л.: Судостроение, 1984. - 232 с., ил.
7. Галанин А.Д. Введение в теорию ядерных реакторов на тепловых нейтронах. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 536 с.. илл.
8. Тепловыделение в ядерном реакторе / Е.С. Глушков, В.Е. Демин, Н.Н. Пономарев-Степной, А.А. Хрулев: Под ред. Н.Н. Пономарев-Степного. - М.:
Энергоатомиздат, 1985. - 160 с., ил.
9. Пономарев-Степной Н.Н., Глушков Е.С. Профилирование ядерного реактора.М.: Энергоатомиздат, 1988. - 240 с., ил.
10.Исследовательские ядерные реакторы: Учеб. пособие для вузов /Г.А.
Бать, А.С. Коченов, Л.П. Кабанов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат,1985. - 280 с.,ил.
11.Галанин А.Д. Теория ядерных реакторов на тепловых нейтронах. - М.:
Атомиздат,1959.
12.ВВЭР-1000: физические основы эксплуатации, ядерное топливо, безопасность / А.М. Афров и др. – М.: Университетская книга, Логос, 2006. – 488
с. +16 с. цв. вкл.
13.Крючков В.П., Андреев Е.А., Хренников Н.Н. Физика реакторов для персонала АЭС с ВВЭР и РБМК: Учебное пособие для персонала АЭС / Под
ред. В.П. Крючкова. – М.: Энергоатомиздат, 2006. – 288 с.: илл.
Журналы
«Атомная энергия», «Атомная техника за рубежом», «Теплоэнергетика»,
«Известия вузов «Ядерная энергетика» и др.
9. Интернет-ресурсы:
Электронное учебное пособие «Кинетика ядерных реакторов»
http://kinetika.city70.ru/
Росатом, Госкорпорация (полный цикл в сфере атомной энергетики и промышленности, Москва)
http://www.rosatom.ru/
«Концерн Росэнергоатом», ОАО (компания, эксплуатирующая АЭС России,
Москва)
http://www.rosenergoatom.ru/
ТВЭЛ, ОАО (производитель ядерного топлива, Москва)
http://www.tvel.ru/
Атомстройэкспорт, ЗАО (строительство и эксплуатация АЭС за рубежом,
Москва)
http://www.atomstroyexport.ru/
ИБРАЭ — Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН
(Москва)
http://www.ibrae.ac.ru/
ВНИИАМ — Всероссийский научно-исследовательский институт атомного
энергетического машиностроения (ОАО «ВНИИАМ»)
http://www.vniiam.ru/
Информационный портал о радиационной обстановке на объектах российской атомной отрасли
http://www.russianatom.ru/
Пресс-центр атомной энергетики и промышленности
http://www.minatom.ru
Nuclear.Ru (информационно-аналитический портал для специалистов атомной отрасли)
http://www.nuclear.ru/
Atominfo.Ru (информационно-аналитический сайт для специалистов атомной отрасли)
http://www.atominfo.ru/
Детская ядерная академия
http://www.dya.ru/
Атомная энергетика в Томской области
http://www.aes.tomsk.ru/
Экология и атомная энергетика
http://www.ecoatominf.aaanet.ru/
10. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
При освоении теоретических разделов дисциплины используются:
технические средства аудитории с АСУ ПДС (компьютеры);
программное обеспечение АСУ ПДС;
программный комплекс SSL DYNCO LAB SYSTEM.
При выполнении индивидуальных письменных заданий студенты используют оборудование компьютерных классов, оснащенное профильным
программным обеспечением.
Автор:
Лавриненко С.В.
Программа одобрена на заседании кафедры АТЭС ЭНИН
(протокол № ____ от «___» _______ 201__ г.).