РАСЧЁТЫ МАССОПЕРЕНОСА ПРИМЕСЕЙ В ХОЛОДНЫХ ЛОВУШКАХ С НАТРИЕВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Авторы

Алексеев В.В., Козлов Ф.А., Сорокин А.П., Варсеев Е.В., Кумаев В.Я., Кондратьев А.С.

Организация

Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского, Обнинск, Россия

Аннотация

Холодные ловушки (ХЛ) представляют собой тепломассообменные устройства, служащие для непрерывной очистки циркулирующего через них натриевого теплоносителя. В настоящее время предложены две конструкции ХЛ: с охлаждением аргоном и натрием.

Использование натриевых контуров для охлаждения различных устройств осуществляется с высокой надежностью и в течение длительного периода времени (десятки лет) и может быть реализовано для охлаждения встроенных в бак реактора ХЛ.

Преимущества натриевого охлаждения заключаются в том, что попадание охлаждающего натрия в натрий первого контура не вызывает отрицательных эффектов в первом контуре. При этом натриевое охлаждение позволяет получить более экономичное использование объёма внутри ловушки.

Для повышения конкурентноспособности этого варианта встроенной холодной ловушки необходимо оптимизировать систему охлаждения с целью её упрощения и удешевления.

С целью получения максимальной ёмкости по примесям проводится оптимизация конструкции и параметров холодной ловушки. Основным критерием оптимизации является равномерность распределения отложений примеси по длине ловушки. Увеличение неравномерности приводит к снижению ёмкости ловушки по примесям.

Для решения комплексной теплогидравлической и массобменной задачи был использован модифицированный код OpenFOAM. Задача решалась в стационарной постановке решением уравнений Навье-Стокса, усредненных по Рейнольдсу (URANS) методом SIMPLE. Проведённые расчёты показали, что OpenFOAM позволяет рассчитывать как теплообмен, так и массоперенос примесей в полости ХЛ.

В расчётах с использованием кода MASKA-LM учитывалось влияние изменения геометрии расчётной области за счет отложений на твёрдых поверхностях. Этот метод расчета дает возможность оценить ёмкость холодной ловушки по примесям и время до исчерпания её ресурса.

Ключевые слова
натрий, холодная ловушка, отложение примесей, температура, концентрация, водород, модель, массоперенос, компьютерная программа, оптимизация

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.534.63.24

Вопросы атомной науки и техники. Cер. Ядерно-реакторные константы, 2014, вып. 1, 1:2