Авторы
Левченко В.А., Кащеев М.В., Дорохович С.Л., Зайцев А.А.
Организация
ООО ЭНИМЦ «Моделирующие системы», Обнинск, Россия
Левченко В.А. – директор, кандидат технических наук.
Кащеев М.В. – главный научный сотрудник, доктор технических наук. Контакты: 249035, Обнинск, Калужская обл., пр-т Ленина, 133. Тел.: (484) 396-03-61; e-mail:
Дорохович С.Л. – главный инженер, кандидат технических наук, доцент.
Зайцев А.А. – заведующий лабораторией, кандидат технических наук.
Аннотация
Решена задача определения нестационарного двумерного температурного поля в кольцевом твэле, состоящем из пяти слоев: сердечника, двух оболочек и двух зазоров. В сердечнике действуют источники тепла, зависящие от координат и времени. Начальные температуры в слоях – функции координат. В центре твэла выполняется условие симметрии. На границе соприкосновения слоев – идеальный тепловой контакт: непрерывность температур и тепловых потоков. На внутренней и внешней боковых поверхностях и торцах происходит теплообмен по закону Ньютона – Рихмана со средами, температуры которых изменяются во времени по произвольному закону. Теплофизические свойства в каждом слое постоянны. Задача решена с учетом упрощающих допущений: наличие зазоров учитывается термическим сопротивлением, а оболочки твэла рассматриваются как пластины. Для решения задачи используется следующий подход: с помощью метода конечных интегральных преобразований последовательно исключаются дифференциальные операции по продольной и поперечной координатам, а определение временной зависимости температуры сводится к решению обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка. Из решения для кольцевого твэла путем упрощений получены решения двумерной задачи нестационарной теплопроводности для твэла с центральным осевым отверстием в топливных таблетках, твэла без центрального отверстия и однозонного твэла (стержня из топлива без оболочки).
Ключевые слова
двумерная задача нестационарной теплопроводности, кольцевой твэл, источники тепла, термическое сопротивление, метод конечных интегральных преобразований, характеристические числа, трансцендентное уравнение, окружающая среда
УДК 536.21
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2022, № 1, c. 210–219