EDN: WRZEPC
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. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (484) 399-84-47; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Кузина Ю.А. – начальник отделения ядерной энергетики, кандидат технических наук.
Денисова Н.А. – ведущий инженер.
Аннотация
В статье представлены и обсуждаются результаты теплогидравлических исследований активной зоны быстрых реакторов с жидкометаллическими теплоносителями, а также проблемы и задачи проведения дальнейших исследований. Основное внимание уделено результатам исследований, полученным в обоснование активной зоны реакторной установки АЭС с реактором БН-350, пуск в эксплуатацию которой состоялся 50 лет назад, в 1973 году. Изложены и комментируются особенности формирования полей скорости и температуры поля в активной зоне быстрых реакторов с жидкометаллическими теплоносителями в значительной степени связаны с особенностями теплофизических свойств жидких металлов, а также конструкции, нейтронной физики активной зоны и влиянием межканального массо- и теплообмена. Представлены и анализируются результаты экспериментальных исследований гидродинамики, полученные на моделях пучков стержней на воздухе и жидком металле с использованием электромагнитного метода измерений, явившиеся основой для развития расчетных методов определения гидродинамических характеристик пучков стержней, продольно обтекаемых турбулентным потоком теплоносителя. Изложены результаты экспериментальных исследований теплоотдачи и температурных полей в центральной и периферийной областях ТВС в широком диапазоне параметров тепловыделяющих сборок быстрых реакторов. Представлены результаты расчетного моделирования теплогидравлики в ТВС активной зоны для номинальных и неноминальных режимов работы ТВС. Анализируется влияние межканального обмена на формирование температурного поля, влияние формоизменения вследствие эффектов радиационного распухания и ползучести сталей в процессе кампании и т. д.
Ключевые слова
быстрые реакторы, тепловыделяющая сборка, теплогидравлика, эксперимент, методы расчета, скорость, гидравлическое сопротивление, теплоотдача, подогрев, неравномерность температуры, энерговыделение, межканальное перемешивание, горячие пятна, формоизменение, стохастическое отклонение параметров
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Кузина Ю.А., Сорокин А.П., Дельнов В.Н., Денисова Н.А., Сорокин Г.А. Теплогидравлические исследования щелочных жидкометаллических теплоносителей в обоснование ядерных энергетических установок. Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика, 2022, № 2, с. 49–61.
- СубботинВ.И., Ибрагимов М.Х., Ушаков П.А., Бобков В.П., Жуков А.В., Юрьев Ю.С. Гидродинамика и теплообмен в атомных энергетических установках (основы расчета). М.: Атомиздат, 1975. 408 с.
- Жуков А.В., Кириллов П.Л., Матюхин Н.М., Сорокин А.П., Тихомиров Б.Б., Ушаков П.А., Юрьев Ю.С., Мантлик Ф. и др. Теплогидравлический расчет ТВС быстрых реакторов с жидкометаллическим охлаждением. М.: Энергоатомиздат, 1985. 157 с.
- Казачковский О.Д., Жуков А.В., Сорокин А.П., Матюхин Н.М. Температурные поля в формоизмененных ТВС быстрых реакторов. Атомная энергия, 1988, т. 65, вып. 2, с. 89–97.
- Жуков А.В., Сорокин А.П., Кириллов П.Л., Ушаков П.А., Кирюшин А.И., Кузавков Н.Г. и др. Методические указания и рекомендации по теплогидравлическому расчету активных зон быстрых реакторов. Под общей редакцией Жукова А.В., Сорокина А.П. РТМ 1604.008-88, 1988. ГКАЭ, ФЭИ. Утверждены и введены в действие по ГК АЭ 13.10.88, № ГЖ-6627/19.
- Bogoslovkaya 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.
- Sorokin A.P., Efanov A.D., Yuriev Yu.S., Zhukov A.V., Ushakov P.A., Bogoslovskaya G.P. Methods and Codes for Modelling Thermohydraulics of Fast Reactor Core Subassemblies under Nominal and Non-nominal Operation Conditions. LMFR Core Thermohydraulics: Status and Prospects. IAEA-TECDOC-1057. Vienna: IAEA. June 2000.
- СубботинВ.И., Ушаков П.А., Жуков А.В., Таланов В.Д., Кудрявцева Л.К., Свириденко Е.Я., Васильева Л.В. Экспериментальное исследование на моделях полей температуры тепловыделяющих элементов активной зоны и экрана реактора БН-350. Госкомитет по ИАЭ СССР. ФЭИ, 1965. 22 с.
- Гордеев С.С., Сорокин А.П. Особенности формирования температурного поля активной зоны реактора на быстрых нейтронах в процессе кампании. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2018, № 3, с. 213–239. Доступно на: https://vant.ippe.ru/year2018/3/thermal-physics-hydrodynamics/1551-20.html (дата обращения 30.10.2023).
- Жуков А.В., Сорокин А.П., Матюхин Н.М. Межканальный обмен в ТВС быстрых реакторов: теоретические основы и физика процесса. М.: Энергоатомиздат, 1989. 183 с.
- Сорокин А.П., Кузина Ю.А., Денисова Н.А. Гидродинамика турбулентных потоков в ТВС быстрых реакторов (поле скорости и микроструктура турбулентности). Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2021, № 2, с. 139–166. DOI: 10.55176/2414-1038-2021-2-139-166.
- 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.
- Rehme K. Widerstandsbeiwerte Von Gitterabstandshaltern for Reactor – brennelementen. Atomkernenergie, 1970,15, N 2, S. 127–133.
- Chiu C., Todreas N. Flow split measurements in a LMFBR radial blanket assembly. TANS, 1977, vol.26, pp. 455–456.
- УшаковП.А. Приближенное тепловое моделирование цилиндрических тепловыделяющих элементов. В кн. Жидкие металлы. М.: Атомиздат, 1967, с. 137–148.
- Жуков А.В., Свириденко Е.Я., Матюхин Н.М. Экспериментальное исследование температурных полей и теплоотдачи в треугольных решетках имитаторов твэлов с жидкометаллическим охлаждением. Препринт ФЭИ-800. Обнинск: ФЭИ, 1978. 15 с.
- Жуков А.В., Сорокин А.П., Матюхин Н.М. Межканальный обмен в ТВС быстрых реакторов: теоретические основы и физика процесса. М.: Энергоатомиздат, 1991. 225 с.
- Богатырев И.Л., Богословская Г.П., Жуков А.В., Сорокин А.П., Титов П.А. Система констант для поканального теплогидравлического расчета режимов работы ТВС реакторов с естественной и смешанной конвекцией. Препринт ФЭИ-2238. Обнинск: ФЭИ, 1992. 37 с.
- Казачковский О.Д., Сорокин А.П., Жуков А.В., Ушаков П.А., Богословская Г.П., Кривенцев В.И., Титов П.А. Метод сосредоточенных параметров в задаче о температурном поле в формоизмененных ТВС быстрых реакторов с неадиабатическими граничными условиями: Препринт ФЭИ-1972. Обнинск: ФЭИ, 1985. 23 с.
- Казачковский О.Д., Сорокин А.П., Жуков А.В., Ушаков П.А., Кривенцев В.А., Титов П.А. Стохастические неравномерности температурных полей в формоизмененных ТВС быстрых реакторов. Препринт ФЭИ-1678. Обнинск: ФЭИ, 1985. 24 с.
- Сорокин А.П., Богословская Г.П. Методы теплогидравлических расчетов тепловыделяющих сборок активной зоны быстрых реакторов. Теплоэнергетика, 1997, № 3, с. 21–2
- Markley R.A., Engel F.C. LMFBR Blanket Assembly Heat Transfer and Hydraulic Test Data Evaluation. of the Specialist's Meeting “Thermodynamics of FBR Fuel Subassemblies under nominal and non-nominal operating conditions”. IAEA, Karlsruhe, February 5–7 1978, IWGFR/29. Pp. 229–253.
- Кравченко И.Н., Багдасаров Ю.Е. Лихачев Ю.И. Расчет на прочность твэлов и шестигранного чехла ТВС с учетом совместного деформирования твэлов и чехла в процессе облучения в активной зоне быстрого реактора. Препринт ФЭИ-1840, Обнинск: ФЭИ, 1987. 22 с.
- Гордеев С.С., Сорокин А.П., Тихомиров Б.Б., Труфанов А.А., Денисова Н.А. Методика теплогидравлического расчета температурных режимов ТВС с учетом межканального перемешивания теплоносителя и случайного отклонения параметров в процессе кампании. Атомная энергия, 2017, т. 122, вып. 1, с. 17–25.
- Богословская Г.П., Жуков А.В., Сорокин А.П., Худаско В.В. Проблемы оптимизации теплогидравлик активных зон реакторов с жидкометаллическим охлаждением. Учебное пособие для слушателей курсов повышения квалификации и специального факультета. Обнинск, 1991. 90 с.
- Жуков А.В., Сорокин А.П., Худаско В.В. Проблемы теплогидравлик неноминальных режимов работы ТВС реакторов с жидкометаллическим охлаждением. Учебное пособие для слушателей курсов повышения квалификации и специального факультета. Обнинск, 1990. 106 с.
УДК 621.039.526:621.039.54
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 4, c. 120–145
