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


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

DOI: 10.55176/2414-1038-2021-4-131-146

Авторы

Зборовский В.Г.1,2, Хоружий О.В.1,2, Лиханский В.В.1,2, Елкин Н.Н.1, Чернецкий М.Г.1

Организация

1 Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
2 ФГБУН «Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук», Москва, Россия

Зборовский В.Г.1,2 – высококвалифицированный научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, ФГБУН «Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук»; старший научный сотрудник, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт». Контакты: 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1. Тел.: (926) 569-38-48; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Хоружий О.В.1,2 – ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук.
Лиханский В.В.1,2 – начальник отдела, доктор физико-математических наук.
Елкин Н.Н.1 – ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук.
Чернецкий М.Г.1 – инженер.

Аннотация

Представлено описание программного модуля ТК-СКД, предназначенного для моделирования теплофизического состояния теплоносителя сверхкритического давления (СКД) и охлаждаемого им твэла. Для ряда проектов ядерных реакторов с водяным теплоносителем СКД характерен переход теплоносителя от состояния псевдожидкости к состоянию псевдогаза по мере его нагрева в активной зоне. Особенностью теплоносителя со сверхкритическими параметрами является существенное изменение его плотности при прохождении области псевдофазового перехода. Кроме того, теплофизические свойства теплоносителя (плотность, теплоемкость, вязкость, теплопроводность) могут значительно меняться и по сечению канала, что влияет на теплоотдачу от твэла к теплоносителю и, как следствие, на температуру топлива и оболочки. Имеющиеся обратные связи по влиянию температуры топлива и плотности теплоносителя на нейтронно-физические характеристики важны для обоснования ядерной безопасности реактора. В работе описана версия модуля ТК-СКД, реализованная на данном этапе. Она рассчитывает в одноканальном стационарном приближении параметры теплоносителя: температуры ядра потока и нагревателя, а также давления, плотности и т. д. Условия теплоотдачи для режима нормального теплообмена описываются задаваемыми пользователем корреляционными зависимостями. Теплогидравлическая задача для теплоносителя решается совместно с расчётом температурного поля в твэле. Также модуль обладает возможностью сопряжения с нейтронно-физическими кодами. В работе представлены результаты тестирования теплофизического модуля на данных экспериментов по теплоотдаче к воде СКД в обогреваемых трубах. Обсуждается поведение оболочки твэла в условиях, имитирующих режим ухудшенного теплообмена, и влияние на него теплопроводности ядерного топлива.

Ключевые слова
теплоноситель, твэл, ядерное топливо, оболочка, сверхкритическое давление, псевдофазовый переход, теплогидравлическое моделирование, коэффициент теплоотдачи, температурное поле, эксперименты с обогреваемыми трубами, режим ухудшенного теплообмена

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.546:536.24

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 4, 4:12