Русская версия English version

Оценка влияния внешней динамической силы на смешение неизотермических потоков в реакторной установке

А. Березин, А. Сатаев, О. Хвойнов, А. Дунцев

Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 5, сс. 5—11

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. На сегодняшний день одной из основных задач является повышение безопасности ядерных энергетических установок. Выявить возможные недостатки реакторной установки можно созданием моделей-прототипов, натурных, либо масштабных, для проведения на них испытаний. Возникает острая потребность в создании моделей для более детального исследования некоторых сложных процессов (смешение потоков, тепломассоперенос, смешения потоков под действием динамических сил). Так, например, негативное влияние этих процессов на реакторную установку приводит к сложности создания естественной циркуляции теплоносителя во всех режимах работы, что значительно повышает безопасность реакторной установки. На современных ядерных энергетических установках это не достигнуто и нивелируется большими коэффициентами запаса. Цель данной работы – оценка влияния внешних динамических сил на процессы смешения неизотермических потоков в имитаторе активной зоны применительно к исследовательскому стенду «Однопетлевая модель РУ».

Материалы и методы. Для исследовательского стенда была сконструирована качающаяся платформа, имитирующая внешние динамические силы. Основной метод получения экспериментальных данных – прямое послойное температурное зондирование. Построена простейшая одномерная математическая модель, описывающая данные процессы, основанная на втором законе Ньютона. Адекватность выбора модели подтверждается верификацией с экспериментом.  

Результаты. Построены графики температурных фронтов для экспериментальной модели, а также графическая визуализация температурного поля теплоносителя на входе/выходе в модель для динамического режима. Получено математическое уравнение, описывающее влияние внешних динамических сил на длину пути смешения по Прандтлю для одномерного приближения.

Выводы. На основании анализа полученных результатов сделан вывод о том, что внешняя динамическая сила оказывает отрицательное влияние на смешение неизотермических потоков. Происходит изменение длины пути смешения в сравнении со стационарным режимом в среднем на 5–10 %, что при переносе на реальную ядерную энергетическую установку может существенно сказаться на естественной циркуляции теплоносителя и потребует учета при проектировании в виде поправочных коэффициентов.

Список литературы на русском языке: 

1.   Кудинович И.В. Обоснование ядерной и радиационной безопасности атомного судна при внешних воздействиях // Труды Крыловского государственного научного центра. – 2019. – 1(387). – С. 131–142.

2.   Результаты исследований при эксплуатации наземных стендов-прототипов по обоснованию и повышению радиационной безопасности транспортных ЯЭУ / Н.Г. Андреев, В.Н. Вавилкин, С.П. Довбуш и др. // Технологии обеспечения жизненного цикла. – 2018. – № 4(14). – С. 20–29.

3.   Исследование процессов смешения неизотермических потоков на однопетлевой модели реакторной установки / А.А. Сатаев, А.В. Дунцев, Д.А. Воробьев, Н.А. Красавин // Современные наукоемкие технологии. – 2018. – № 3. – С. 96–101 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=36943

4.   Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – 7-е изд. – М.: Дрофа, 2003. – 840 с.

5.   Hоhne T., Kliem S. Coolant mixing studies of natural circulation flows at the ROCOM test facility using ANSYS ANSYS-CFX // CFD4NRS, Garching, Germany, Proceedings. – 2006. – P. 23.

6.   Благовещенский А.Я., Бор С.М., Митюков В.Н. Корабельные ядерные энергетические технологии в решении проблем надежности, безопасности и живучести АЭС России // Научно-технический сборник «Технологии обеспечения жизненного цикла ЯЭУ». – Сосновый Бор: НИТИ им. А.П. Александрова, 2015. – С. 24–37.

7.   Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. – 6-е изд. – М.: Физматлит, 2015. – 728 с.

8.   Внедрение метода матричной кондуктометрии в исследование гидродинамических процессов течения теплоносителя в оборудовании ЯЭУ /А.А. Баринов, В.Е. Бородина, С.М. Дмитриев и др. // Труды НГТУ. – 2015. – № 1. – С. 139–145.

9. Логинова С.С. Исследование устойчивости контура естественной циркуляции теплоносителя  // Вестник науки и образования. – 2017. – № 7(31). – С. 5–7.

Ключевые слова на русском языке: 
реакторная установка, неизотермический поток, внешние динамические силы, математическая модель, путь смешения по Прандтлю
Ключевые слова на английском языке: 
reactor plant, non-isothermal flow, mixing, external dynamic forces, mathematical model, Prandtl mixing path
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2019.5.005-011
Количество скачиваний: 
27