Шлепкин А.С., Морозов А.В.
Данная статья завершает собой цикл работ, посвященный вопросам влияния неконденсирующихся газов на процессы конденсации пара, происходящих в парогенераторе ВВЭР-1200, работающем в конденсационном режиме, в случае аварии с разрывом главного циркуляционного трубопровода.
Данные вопросы имеют важное практическое значение, связанное с обоснованием работоспособности системы пассивного отвода тепла – несмотря на применение в СПОТ воздушных теплообменников, позволяющих системе отводить практически неограниченный объем тепла, время работы системы пассивного отвода тепла не является бесконечным и ограничивается снижением мощности парогенератора в конденсационном режиме, вызванным накоплением в трубном пучке ПГ неконденсирующихся газов, поступающих из реактора и сосудов системы гидроемкостей первой ступени.
В статье представлены результаты обработки данных, полученных в ходе экспериментальных исследований на стенде «ГЕ2М-ПГ», сооруженном в «ГНЦ РФ – ФЭИ».
Для изучения процессов передачи тепла в экспериментах исследовалось изменение перепада температур между средами первого и второго контуров. В ходе анализа опытных данных выяснено, что на величину температурного напора между контурами влияет не только масса газов, накопленных в трубчатке парогенератора, но и скорость их накопления.
Также, оказалось, что на эффективность конденсации пара значительное положительное влияние оказывают «обратные связи» между парогенератором и теплообменником системы пассивного отвода тепла (СПОТ), которые действуют следующим образом. В результате накопления неконденсирующихся газов в трубном пучке уменьшается коэффициент теплоотдачи, тем самым вызывая снижение расхода пара в трубчатку парогенератора, что приводит к уменьшению величины теплового потока от первого ко второму контуру. По этой причине температура второго контура снижается (за счет работы СПОТ), тем самым увеличивается температурный перепад между средами первого и второго контуров реакторной установки. Это приводит к увеличению расхода пара, поступающего в парогенератор из реактора.
Кроме того, были получены три полуэмпирические формулы, позволяющие рассчитать изменения мощности, перепада температур между контурами и коэффициента теплопередачи для модели парогенератора в исследуемом диапазоне концентраций неконденсирующихся газов в пару. Максимальное отклонение значений, полученных расчетным и экспериментальным путем не превышает 20 %.
1. Копытов И.И. Проект «АЭС-2006» – основа федеральной целевой программы «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года». Труды второй международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики». Москва, 2008, с. 60-65.
2. Kopytov I.I., Kalyakin S.G., Berkovich V.M., Morozov A.V., Remizov O.V. Experimental investigation of non-condensable gases effect on Novovoronezh NPP-2 steam generator condensation power under the condition of passive safety systems operation. Proc. 17th Int. Conf. on Nuclear Engineering, ICONE17. Brussels, 2009, pp. 735–743.
3. Калякин С.Г., Сорокин А.П., Пивоваров В.А., Пометько Р.С., Селиванов Ю.Ф., Морозов А.В., Ремизов О.В. Экспериментальные исследования теплофизических процессов в обоснование безопасности ВВЭР нового поколения. Атомная энергия, 2014, том 116, вып. 4, с. 241-246.
4. Ремизов О.В., Морозов А.В, Цыганок А.А. Теплопередача между конденсирующимся паром и кипящей водой в многорядном горизонтальном трубном пучке при естественной конвекции. Известия Академии Наук. Энергетика, 2010, № 2, с. 152-158.
5. Efanov A.D., Kalyakin S.G., Morozov A.V., Remizov O.V., Tsyganok A.A., Generalov V.N., Berkovich V.M., Taranov G.S. Experimental investigation of non-condensable gases effect on operation of VVER steam generator in condensation mode. Proc. Int. Congress on Advances in Nuclear Power Plants 2008, ICAPP 2008. Anaheim, CA, 2008, pp. 102-109.
6. Морозов А.В., Ремизов О.В. Современные разработки систем пассивного отвода тепла водоохлаждаемых реакторов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов, 2013, вып. 2, с. 59-71.
7. Morozov A.V., Remizov O.V., Tsyganok A.A. Non-condensable gases effect on steam condensation heat transfer in horizontal tube bundle. Transactions of the American Nuclear Society 2010 ANS Annual Meeting and Embedded Topical Meetings. San Diego, CA, USA, 2010, pp. 676–677.
8. Морозов А.В., Шлепкин А.С. Анализ влияния режимных факторов на работу модели парогенератора ВВЭР в режиме конденсации пара. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2016, вып. 3, с. 91-99.
9. Морозов А.В., Шлепкин А. С., Калякин Д. С., Сошкина А. С. Экспериментальное исследование тепломассообменных процессов при работе парогенератора ВВЭР в аварийном конденсационном режиме. Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика, 2017, № 1, с. 29-41.
10. Морозов А.В., Шлепкин А.С., Калякин Д.С., Сошкина А.С. Исследование работы модели парогенератора ВВЭР в конденсационном режиме при различных параметрах аварийного процесса. Теплоэнергетика, 2017, № 5, с. 16–23.
11. Морозов А.В., Ремизов О.В. Экспериментальное исследование работы модели парогенератора ВВЭР в конденсационном режиме. Теплоэнергетика, 2012, № 5, с. 16-21.
12. Berkovich V.M., Peresadko V.G., Taranov G.S., Remizov O.V., Morozov A.V., Tsyganok A.A., Kalyakin D.S. Experimental study on Novovoronezh NPP-2 steam generator model condensation power in the event of the beyond design basis accident. Proc. Int. Congress on Advances in Nuclear Power Plants 2010, ICAPP 2010. San Diego, CA, 2010, pp. 186-192.
13. Григорьев М.М., Плаксеев А.А., Подпорина Н.А. Мощностные характеристики системы пассивного отвода тепла АЭС с ВВЭР-1000 в зависимости от параметров среды в парогенераторе. Труды 6-го международного семинара по горизонтальным парогенераторам. Подольск, 2006.
14. Лукьянов А.А., Зайцев А.А., Морозов А.В., Попова Т.В., Ремизов О.В., Цыганок А.А., Калякин Д.С. Расчетно-экспериментальное исследование влияния неконденсирующихся газов на работу модели парогенератора ВВЭР в конденсационном режиме при запроектной аварии. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2010, № 4, с. 172–182.
15. Беркович В.М., Таранов Г.С., Калякин С.Г., Ремизов О.В., Морозов А.В. Разработка и обоснование технологии удаления неконденсирующихся газов для обеспечения работоспособности системы пассивного отвода тепла. Атомная энергия, 2006, том 100, вып. 1, с. 13–19.
