DOI: 10.55176/2414-1038-2021-4-172-194
Авторы
Кузина Ю.А., Клинов Д.А., Михайлов Г.М., Сорокин А.П.
Организация
АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт
имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Кузина Ю.А. – начальник отделения ядерной энергетики,кандидат технических наук. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (484) 399-86-63; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Клинов Д.А. – заместитель научного руководителя по перспективным тематикам, кандидат технических наук.
Михайлов Г.М. – начальник лаборатории, кандидат технических наук.
Сорокин А.П. – главный научный сотрудник, доктор технических наук.
Аннотация
Для обоснования безопасности и характеристик быстрых реакторов с жидкометаллическими теплоносителями, в АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» создан комплекс из более чем двадцати хорошо оснащенных современными средствами измерений стендов различного профиля и назначения, включающий гидродинамические, теплогидравлические и технологические стенды. Помимо этого, в АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» имеется комплекс быстрых физических стендов, включающий два критических стенда – БФС-1 и крупнейший в мире физический стенд БФС-2. Представлены характеристики и возможности стендов, предназначенных для проведения исследований в области гидродинамики, теплообмена и технологии теплоносителей в обоснование проектно-конструкторских решений, повышения безопасности и испытаний элементов и узлов оборудования действующих и проектируемых установок с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым, свинцовым и свинцово-висмутовым теплоносителями, а также для ускорительно-управляемых систем и термоядерного синтеза, ядерных энергетических установок (ЯЭУ) малой мощности для космоса:
– гидродинамические стенды – «СГДИ» (воздух), «В-2» (воздух), «СГИ» (вода), «В-200» (вода), «ГДК» (воздух);
– теплогидравлические жидкометаллические стенды – «6Б» (Na, Na-K), «АР-1» (Na, Na-К), «Плутон» (Na), «СПРУТ» (Na, Na-K, Pb, Pb-Bi, вода);
– технологические жидкометаллические стенды – «Протва-1» (Na), «Протва-2» (Na), «ПУЩМ» (Na), «Арматура» (Na), «ИК-МТ» (Na), «СИД» (Na), «ВТС» (Na), «ТТ-1М» (Pb), «TT-2M» (Pb-Bi), «ЛИС-М» (Li).
В стадии сооружения находится крупномасштабный натриевый стенд «САЗ», позволяющий испытывать полномасштабные опытные образцы оборудования и его элементов в обоснование действующих и перспективных проектов быстрых натриевых реакторов.
Комплекс быстрых физических стендов БФС – единственный в мире экспериментальный инструмент для полномасштабного моделирования активных зон ядерных реакторов разных типов (любого состава, геометрии и конфигурации). Материалы и конструкция стендов БФС позволяют моделировать активную зону, зоны воспроизводства, отражатели и внутриреакторную защиту, а также элементы топливных циклов и хранилищ ОЯТ и РАО. Реакторные материалы стендов (металлический плутоний, оксид и металлический высокообогащенный уран с обогащением 36 и 90 % по урану-235, сотни тонн воспроизводящих материалов, конструкционных материалов, различных теплоносителей) позволяют собирать как сложные полномасштабные модели быстрых реакторов, так и бенчмарки, эксперименты для которых проводятся для корректировки нейтронно-физических констант и совершенствования расчетных методов.
Ключевые слова
быстрые реакторы, жидкометаллические теплоносители, экспериментальные стенды, теплогидравлика, технология жидких металлов, нейтронная физика, безопасность, активная зона, узлы оборудования, экспериментальные модели, средства измерений, средства контроля
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Верещагина Т.Н., Сорокин А.П., Фролов Ю.В., Левченко Ю.А. Материалы к истории работ по теплофизике в Физико-энергетическом институте. Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2014. 176 с.
- Рачков В.И., Калякин С.Г., Кухарчук О.Ф., Орлов Ю.И., Сорокин А.П. От первой АЭС до ЯЭУ IV поколения (к 60-летию Первой в мире АЭС). Теплоэнергетика, 2014, № 5, c. 11–19.
- Ефанов А.Д., Козлов Ф.А., Рачков В.И., Сорокин А.П., Черноног В.Л. Научная школа ГНЦ РФ – ФЭИ «Тепло- и массоперенос, физическая химия и технология теплоносителей в энергетических системах». Научно-технический сборник «Итоги научно-технической деятельности института ядерных реакторов и теплофизики за 2014 год» под общей редакцией А.П. Сорокина, А.А. Труфанова, Т.Н. Верещагиной. Обнинск: ОНТИ ГНЦ РФ – ФЭИ, 2015. С. 24–51.
- Сорокин А.П., Кузина Ю.А. Теплогидравлика щелочного жидкометаллического теплоносителя (ретроспективно-перспективный взгляд). Атомная энергия, 2020, т. 128, вып. 4, с. 183–189.
- Алексеев В.В., Кузина Ю.А., Сорокин А.П. Физическая химия и технология щелочного жидкометаллического теплоносителя (ретроспективно-перспективный взгляд). Атомная энергия, 2020, т. 128, вып. 4, с. 190–197.
- Рачков В.И., Арнольдов М.Н., Ефанов А.Д., Калякин С.Г., Козлов Ф.А., Логинов Н.И., Орлов Ю.И., Сорокин А.П. Использование жидких металлов в ядерной, термоядерной энергетике и других инновационных технологиях. Теплоэнергетика, 2014, № 5, с. 20–30.
- Теплофизическая стендовая база атомной энергетики России и Казахстана. Под ред. Першукова В.А., Архангельского А.В., Кононова О.Е., Сорокина А.П. Саров: ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ», 2016. 160 с.
- Теплофизическая стендовая база по атомной энергетике ФГУП «ГНЦ РФ – ФЭИ». Под общей редакцией О.Ф. Кухарчука, А.П. Сорокина, А.А. Труфанова, В.Л. Чернонога. Обнинск: ФГУП «ГНЦ РФ – ФЭИ», 2014, 130 с.
- Efanov A.D., Sorokin A.P., Matjukhin N.M., Chernonog V.L. The Experimental Base of SSC RF – IPPE for Research of Liquid Metals Heat and Mass Transfer. Hydrodynamics and Heat Transfer in Reactor Components Cooled by Liquid Coolant in Single/two-Phase (working material), IAEA, TWG–FR/125, Vienna, Austria, 2005, pp. 8–25.
- Казанский Ю.А., Двухшерстнов В.Г., Дулин В.А., Мамонтов В.Ф., Матвеенко И.П. Направления исследований на стендах БФС и основные результаты 1961–1985 гг. Труды Международной конференции «50 лет БФС». Обнинск, 2012. Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2012. С. 3–6.
- Матвеенко И.П., Цибуля А.М., Двухшерстнов В.Г. Направления исследований на стендах БФС и основные результаты 1986–2011 гг. Труды Международной конференции «50 лет БФС», Обнинск, 2012. Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2012. С. 7–8.
- Клинов Д.А., Гулевич А.В., Елисеев В.А., Малышева И.В., Бурьевский И.В. Особенности активных зон перспективных быстрых реакторов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2020, № 2, с. 5–14. Доступен на: https://vant.ippe.ru/year2020/2/neutron-constants/1866-1.html (дата обращения 27.10.2021).
- Bogoslovskaya G.P., Cevolani S., Ninokata H., Rinejski A.A., Sorokin A.P., Zhukov A.V. LMFR Core and Heat Exchanger Thermohydraulic Design: Former USSR and Present Russia Approaches. IAEA–TECDOC–1060. Vienna: IAEA. 1999.
- Кузина Ю.А., Сорокин А.П., Жуков А.В. Теплогидравлические исследования активной зоны реактора БРЕСТ-ОД-300. Труды третьей Межотраслевой научно-практической конференции «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях» в 2-х томах. Обнинск, 15–19 сентября 2008 г. Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2010. Т. 2, с. 420–432.
- Сорокин А.П., Иванов Е.Ф., Богословская Г.П., Привезенцев В.В., Рымкевич К.С., Зуева И.Р. Экспериментальные исследования теплогидравлических характеристик модели воздушного теплообменника системы аварийного расхолаживания реактора на быстрых нейтронах. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2014, № 1, с. 139–159.
- Сорокин А.П., Кузина Ю.А., Иванов Е.Ф. Особенности теплообмена при кипении жидкого металла в аварийных режимах в ТВС быстрых реакторов. Атомная энергия, 2019, т. 126, вып. 2, с. 69–76.
- Грабежная В.А., Грачев Н.С., Михеев А.С. Экспериментальные исследования моделей парогенераторов реакторных установок с жидкометаллическим охлаждением в ГНЦ РФ – ФЭИ. Труды научно-технической конференции «Теплофизика реакторов на быстрых нейтронах (Теплофизика–2014)». Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2014. С. 63–81.
- Грабежная В.А., Калякин С.Г., Михеев А.С., Сорокин А.П. Испытания модели парогенератора с витыми трубами, обогреваемыми свинцом. Теплоэнергетика, 2014, № 11, с. 9–15.
- Загорулько Ю.И., Жмурин В.Г., Волов А.Н. и др. Экспериментальные исследования термического взаимодействия имитаторов кориума с теплоносителями (натрий, вода). Теплоэнергетика, 2008, № 3, с. 48–58.
- Козлов Ф.А., Сорокин А.П., Алексеев В.В. Развитие технологии натрия как теплоносителя быстрых реакторов. Атомная энергия, 2014, т. 116, вып. 4, с. 228–234.
- Сорокин А.П., Гулевич А.В., Клинов Д.А., Кузина Ю.А., Камаев А.А., Иванов А.П., Алексеев В.В., Морозов А.В. Исследования высокотемпературной ядерной энерготехнологии для производства водорода и других инновационных применений. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2020, № 1, с. 226–258.
- Ефанов А.Д., Козлов Ф.А. Жидкие металлы: от первого теплофизического стенда к крупномасштабной атомной энергетике. Сборник статей. Обнинск: изд-во ГНЦ РФ – ФЭИ, 2001. 130 с.
- Мартынов П.Н., Рачков В.И., Асхадуллин Р.Ш., Стороженко А.Н., Ульянов В.В. Анализ современного состояния технологии свинцового и свинцово-висмутового теплоносителей. Атомная энергия, 2014, т. 116, вып. 4, с. 234–240.
- Arnoldov M.N., Ivanovsky M.N., Loginov N.I., Morozov V.A. Lithium as a coolant in Nuclear Power Installations. Proc. of the 11th Meeting IAHR “Hydrodynamics and Heat Transfer in Reactor Components Cooled by Liquid Metal Coolants in Single/Two-phase”. IAEA, 2004. Pp. 29–36.
- Сорокин А.П., Опанасенко А.Н., Кузина Ю.А., Денисова Н.А., Разуванов Н.Г., Свиридов Е.В., Беляев И.А. Экспериментальные исследования стратификационных процессов в элементах контура циркуляции ЯЭУ различного типа. Труды V Международной научно-технической конференции «Инновационные проекты и технологии атомной энергетики (МНТК НИКИЭТ-2018)». Москва, 2–5 октября 2018. М.: АО «НИКИЭТ». С. 890–901.
- Коломиец Д.С., Левченко Ю.Д., Тереник Л.В. и др. Исследование аэродинамики главного здания АЭС с реакторной установкой, оснащенной СПОТ. Атомная энергия, 2014, т. 116, вып. 2, с. 72–78.
- Voznesenski R.M., Vyunnikov N.V. et al. Developmentt of passive devices for emergency protection of fast reactors. Proceeding “Fifty Years of Nuclear Power the Next Fifty Years”. Obninsk, IPPE, 2004. Pp. 214–215.
- Коломиец Д.C., Левченко Ю.Д., Сорокин А.П. Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления пакета оребренных труб воздушных теплообменников реакторов на быстрых нейтронах. Известия ВУЗов. Ядерная энергетика, 2014, № 1, c. 172–180.
- Сорокин А.П., Крючков Е.А., Дробышев А.В. Завершение сооружения стенда аварийной защиты (САЗ) и его модернизация. Труды научно-технической конференции «Теплофизические экспериментальные и расчетно-теоретические исследования в обоснование характеристик и безопасности ядерных реакторов на быстрых нейтронах (Теплофизика-2011)». Обнинск, 2011. Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2011. С. 76–80.
- Kochetkov A., Matveenko I., Khomyakov Y. BFS Critical Experiments for the Minor Actinides Data Correlation. Proc. of the Int. Conf. on Reactor Physics “PHYSOR 2006 – Advances in Nuclear Analysis and Simulation”. Vancouver, Canada, September 14–16, 2006, p. 698. Available at: http://toc.proceedings.com/00471webtoc.pdf (accessed 27.10.2021).
- Джейвун Йо, Санг-Джи Ким, Йонг-ил Ким. Анализ критических сборок БФС с металлическим топливом и обоснование характеристик корейского быстрого натриевого реактора. Труды Международной конференции «50 лет БФС». Обнинск, 2012. Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2012. С. 27–28.
УДК 621.039.58
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 4, 4:16
