Определение коэффициента изотропной диффузии при нагреве теплоносителя в реакторе ВВЭР-1000 с использованием результатов промышленного эксперимента

Владимир Александрович Горбунов

Определение коэффициента изотропной диффузии при нагреве теплоносителя в реакторе ВВЭР-1000 с использованием результатов промышленного эксперимента

Владимир Александрович Горбунов

Аннотация

Определение температурного поля теплоносителя на выходе из тепловыделяющих сборок реактора является актуальным вопросом из-за его влияния на безопасность эксплуатации тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Температурное поле зависит от теплопроводности и изотропной диффузии теплоносителя, которую можно улучшить через эффективность перемешивания. Цель работы заключается в получении коэффициента изотропной диффузии из данных промышленного эксперимента, проведённого в активной зоне промышленного реактора ВВЭР-1000. Разработана трехмерная модель температурного поля тепловыделяющих элементов реактора в оболочке при взаимодействии с теплоносителем, использующая систему конечно-элементного анализа COMSOL Multiphysics. Моделирование учитывает теплофизические свойства материалов, глубину выгорания топлива и влияние потока жидкости. Моделирование и результаты промышленного эксперимента обеспечили получение значений коэффициента изотропной диффузии. Полученное значение коэффициента поможет в оценке эффективности перемешивающих решёток и установлении влияния параметров теплосъёма на изотропную диффузию при расширении базы данных.

Ключевые слова

коэффициент изотропной диффузии, тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) ядерного реактора, промышленный эксперимент, моделирование, численные исследования, теплообмен

Полный текст:

PDF

Литература

Ядерное топливо для реакторов ВВЭР / ОАО ТВЭЛ: сайт, режим доступа http: // atomicexpert-old.com/sites/default/files/library-pdf/2011%20-%20ТВЭЛ%20-%20ЯТ%20для%20реакторов%20ВВЭР.pdf (дата обращения 20.06.2018).

Перепелица, Н. И. Решётки со смесительными элементами для ТВС ВВЭР / Н. И. Перепелица // Атомная энергия – 2020. – Т. 128. – № 3. – С. 123 – 130.

Васильченко, И. Н. Разработка интенсификаторов теплообмена для ТВС ВВЭР / И. Н. Васильченко, С. А. Кушманов, В. М. Махин [и др.] // Тезисы докл. 7-й Межд. научно-технич. конф “Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики” – МНТК-2010. – 2010. – С. 132 – 133.

Лисенков, Е. А. Экспериментальные исследования в обоснование выбора перемешивающих решёток для применения в ТВС-2М / Е. А. Лисенков // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: “Физика ядерных реакторов”. – 2018. – № 2. – С. 64 – 79.

Бабенко, Ю. Н. Разработка сотовой конструкции перемешивающей решётки ТВС реактора типа ВВЭР /Ю. Н. Бабенко, С. И. Цирин, В. Г. Крапивцев [и др.] // Сборник: 6-ой научно-технической конференции “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”. АО ОКБ “Гидропресс”. – 2009. – С. 119.

Самойлов, О. Б. Экспериментальные исследования критических тепловых потоков и разработка корреляции для ТВСа с перемешивающими решётками-интенсификаторами / О. Б. Самойлов, А. В. Куприянов, А. А. Фальков [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: “Ядерно-реакторные константы”. – 2016. – № 3. – С. 47 – 53.

Пронин, А. Н. Экспериментальные исследования перемешивания теплоносителя в ТВСА с решётками-интенсификаторами / С. М. Дмитриев, Т. Д. Демкина, Д. В. Доронков // Атомная энергия. – 2022. – Т. 132. – № 4. – С. 200 – 204.

Дементьев, Б. А. Ядерные энергетические реакторы / Б. А. Дементьев. – М.: Энергоатомиздат, 2-е изд. перераб. и доп. – 1990. – 352 с.

Ильченко, А. Г. Теплогидравлика реакторных установок / А. Г. Ильченко // учеб. пособие ГОУВПО “Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина”. – Иваново, 2005. – 160 с.

Ильченко, А. Г. Тепловой и гидравлический расчет реакторов ВВЭР / А. Г. Ильченко // Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 140404: ГОУВПО “Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина”. – Иваново, 2008. – 40 с.

Горбунов, В. А. Моделирование теплогидравлических процессов в ядерных реакторах в Comsol Multiphysics / В. А. Горбунов // учеб. Пособие: ФГБОУВО “Ивановский государственный энергетический университет” – Иваново. – 2019. – 180 с.

Heat Transfer Module User’s Guide, Version COMSOL 3.2, 2005. – 216 c.

Ушаков, П. А. Обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче к воде в шахматных пучках стержней / П. А. Ушаков, А. В. Жуков, П. А. Титов // Препринт ФЭИ-526, Обнинск. – 1974.

Жуков, А. В. Теплообмен и температурные поля твэлов в активных зонах ВВЭР (экспериментальные и расчетные исследования) / А. В.Жуков, А. П. Сорокин, Ю. А. Кузина // 5-я Международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”: матер. 29 Мая – 1 Июня 2007. ОКБ “ГИДРОПРЕСС”. сайт: http: // www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2007/disc/autorun/article77-ru.htm (дата обращения 20.06.2018).

Исадченко, В. П. Теплопередача / В. П. Исадчеко [и др.] – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.

Баум, В. А. К расчету распределения температуры воды, протекающей в кассете водо-водяного реактора (ВВЭР) / В. А. Баум // Теплообмен в элементах энергетических установок: Сб. – М.: Наука, 1966. С. 26 – 33.