Сорокин А.П., Кузина Ю.А., Беренский Л.Л., Денисова Н.А., Тихомиров Б.Б.
Представлено описание разработанной методики и программы расчёта максимальной температуры оболочек твэлов и неравномерности температуры по периметру твэлов в ТВС быстрых реакторов, учитывающая межканальный обмен при распределении проходных сечений каналов и энерговыделения твэлов по случайному закону с использованием метода Монте-Карло. Проведенные исследования температурного поля при случайном распределении проходных сечений каналов и энерговыделения твэлов показали, что осреднённые значения максимальной температуры оболочки твэлов лежат в промежутке между соответствующими значениями для плотно сжатого и максимально раздвинутого пучка, а осреднённые значения неравномерности температуры по периметру твэлов выше, чем при расчете по средним параметрам пучка. Межканальный обмен в определённой степени выравнивает температурное поле
на периферии ТВС и в значительной степени выравнивает локальные неравномерности вследствие случайного изменения параметров. Показано, что среднее квадратичное отклонение максимальной температуры оболочек твэлов составляет 3,7% от величины (tоболmax –tвх), а среднее квадратичное отклонение неравномерности температуры по периметру твэлов 12% от максимальной неравномерности температуры по периметру твэлов в ТВС. Рекомендуется проводить расчеты максимальной температуры оболочек твэлов по среднестатистическим параметрам пучка. Дисперсию максимальной температуры поверхности твэлов следует рассчитывать при общем изменении проходных сечений каналов и энерговыделения твэлов, а не как суперпозицию при раздельном воздействии этих параметров. Расчётное значение фактора перегрева, оцениваемое по существующим методикам, должно быть уточнено с использованием полученных результатов.
быстрый реактор, активная зона, тепловыделяющая сборка, твэл, оболочка, температура, метод расчета, фактор перегрева, межканальное перемешивание, энерговыделение, модель пучка, деформация, случайное отклонение параметров
1. Говердовский А.А., Калякин С.Г., Рачков В.И. Альтернативные стратегии развития ядерной энергетики в XXI веке. Теплоэнергетика, 2014, № 5, c. 3–10.
2. Пономарев-Степной Н.Н. Двухкомпонентная ядерная энергетическая система с замкнутым ядерным топливным циклом на основе БН и ВВЭР. Атомная энергия, 2016, т. 120, вып. 4, с. 183–191.
3. Асмолов В.Г., Зродников А.В., Солонин М.И. Инновационное развитие ядерной энергетики России. Атомная энергия, 2007, т. 103, вып. 3, с. 147–155.
4.
Багдасаров Ю.Е., Пинхасик М.С., Кузнецов И.А. и др. Технические проблемы реакторов на быстрых нейтронах. Под ред. Ю.Е. Багдасарова. М.: Атомиздат, 1969. 611 c.
5. Уолтерс А., Рейнольдс А. Реакторы-размножители на быстрых нейтронах. М.: Энергоатомиздат, 1986. 623 c.
6. Рачков В.И., Поплавский В.М., Цибуля А.М. и др. Концепция перспективного энергоблока с быстрым реактором БН-1200. Атомная энергия, 2010, т. 108, вып. 4, с. 201–205.
7.
Клемин А.И., Полянин Л.Н., Стригулин М.М. Теплогидравлический расчет и теплотехническая надёжность ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1980. 261 c.
8.
Казачковский О.Д., Сорокин А.П., Жуков А.В., Ушаков П.А., Кривенцев В.И., Титов П.А. Стохастические неравномерности температурных полей в формоизмененных ТВС быстрых реакторов. Препринт ФЭИ-1678, Обнинск: ФЭИ, 1985.
9. Гордеев С.С., Сорокин А.П. Теплогидравлический расчет активной зоны реакторов на быстрых нейтронах с учетом влияния различных факторов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2016, вып. 4. Доступно на: http://vant.ippe.ru/archiv/year2016.html (дата обращения 22.01.2022).
10. Жуков А.В., Сорокин А.П., Матюхин Н.М. Межканальный обмен в ТВС быстрых реакторов: расчетные программы и практические приложения. М.: Энергоатомиздат, 1991. 224 c.
11. Жуков А.В., Сорокин А.П., Матюхин Н.М. Межканальный обмен в ТВС быстрых реакторов: теоретические основы и физика процесса. М.: Энергоатомиздат, 1989. 130 c.
12. Жуков А.В.,
Сорокин А.П., Титов П.А., Ушаков П.А. Анализ гидравлического сопротивления пучков твэлов быстрых реакторов. Атомная энергия, 1986, т. 60, вып. 5, с. 317–321.
13. Методические указания и рекомендации по теплогидравлическому расчету активных зон быстрых реакторов. Руководящие технические материалы (РТМ) 1604.008-88. Утверждены и введены в действие по Госкомитету по использованию атомной энергии 13.10.88, № ГК-6627/19, Обнинск: ОНТИ ФЭИ, 1989.
14. Ефанов А.Д.,
Сорокин А.П., Жуков А.В. Теплогидравлический анализ активной зоны ядерных реакторов с жидкометаллическим охлаждением. Часть II. Тепловые процессы в технике, 2009, т. 1, № 8, с. 318–331.
15. Курбатов И.М., Тихомиров Б.Б. Расчёт случайных отклонений температур в активной зоне реактора. Препринт ФЭИ-1090, Обнинск: ОНТИ ФЭИ, 1980.
16. Carelli M.D., Friedland A.J. Hot Channel Factors for Rod Temperature Calculations in LMFBR Assemblies. Nuclear Engineering and Design, 1980, vol. 62, no. 2, pp. 155–180.
17. Тихомиров Б.Б., Поплавский В.М. Влияние статистических характеристик пучка твэлов ТВС на оценку температурного режима активной зоны быстрого натриевого реактора. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2014, № 2, c. 128–139.
18. Казачковский О.Д., Сорокин А.П., Жуков А.В. и др. Метод сосредоточенных параметров в задаче о температурном поле в формоизмененных ТВС с неадиабатическими граничными условиями. Препринт ФЭИ-1672, Обнинск: ОНТИ ФЭИ, 1985.
19. Bogoslovkaya G.P., Sorokin A.P., Zhukov А.V. LMFR core and heat exchanger thermohydraulic design: Former USSR and present Russian approaches. IAEA-TECDOC-1060, Vienna: IAEA,
1099.
20. Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ (получисленные алгоритмы). Т. 2. М.: Мир,
1977.
