ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы


Расширенное продолжение серии: Ядерные константы c 1971 года
ISSN 2414-1038 (online)

DOI: 10.55176/2414-1038-2021-2-139-166

Авторы

Сорокин А.П., Кузина Ю.А., Денисова Н.А.

Организация

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

Сорокин А.П. – главный научный сотрудник, доктор технических наук, отделение ядерной энергетики. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: +7 (484) 399-84-47; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Кузина Ю.А. – заместитель генерального директора – директор отделения ядерной энергетики, кандидат технических наук.
Денисова Н.А. – ведущий инженер, отделение ядерной энергетики.

Аннотация

В статье приведено описание конструктивных, физических и технологических, в том числе, эксплуатационных факторов, имеющих закономерный и стохастический характер, под воздействием которых происходит формирование теплогидравлических характеристик в ТВС активной зоны быстрых реакторов с жидкометаллическим охлаждением. Показано, что к числу важнейших факторов относится сложная многосвязная геометрия, имеющая стохастический характер, подверженная деформации в процессе кампании под воздействием неравномерностей температуры и радиационных эффектов в процессе кампании. Представлены и анализируются результаты экспериментальных и расчетных исследований полей скорости и касательных напряжений, микроструктуры турбулентности, продольного, радиального и азимутального переноса импульса в центральной и периферийной областях ТВС без вытеснителей и с вытеснителями, а также при деформации решетки стержней. Демонстрируется интенсификация турбулентного переноса импульса в каналах в азимутальном направлении в области зазоров между стержнями. Коэффициент анизотропии турбулентного переноса импульса достигает значения 30–40 единиц. Проведенный анализ указал на значительное различие в расчетных в рамках полуэмпирических моделей турбулентного переноса импульса и экспериментальных зависимостей коэффициентов турбулентного переноса импульса в радиальном и азимутальном направлениях и коэффициентов анизотропии турбулентного переноса импульса в пучках стержней. Результаты проведенного открытого бенчмарка по теплогидравлике ТВС показали, что распространенные коммерческие расчетные коды лишь приближенно описывают экспериментальные данные. Показано, что интенсификация турбулентного переноса импульса в каналах сборок стержней обусловлена возникновением крупномасштабного турбулентного переноса импульса (вторичных токов). Рассчитан вклад крупномасштабного турбулентного переноса импульса в кинетическую энергию турбулентных пульсаций, азимутальные турбулентные касательные напряжения и коэффициенты турбулентного переноса импульса в сборках стержней. Получена эмпирическая зависимость коэффициента межканального турбулентного обмена импульсом в пучках гладких стержней, на основе развитой полуэмпирической модели выполнено обобщение экспериментальных и расчетных данных по межканальному турбулентному обмену импульсом в сборках гладких стержней, объяснена интенсификация межканального турбулентного обмена в тесных решетках стержней. Анализируются данные по гидравлическому сопротивлению в пучках гладких стержней. Обсуждаются задачи дальнейших исследований.

Ключевые слова
реакторная установка, тяжелый жидкометаллический теплоноситель, подготовка теплоносителя, очистка, поддержание заданного режима, массообменный аппарат, датчик активности кислорода, диспергатор газа, фильтр теплоносителя, аэрозольный фильтр, обоснование характеристик, экспериментальная методика, модель

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 532.5.072.12

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 2, 2:10