EDN: OXDIGX
Авторы
Баясхаланов М.В., Меринов И.Г., Харитонов В.С., Корсун А.С.
Организация
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия
Баясхаланов М.В. — старший преподаватель кафедры теплофизики. Контакты: 115409, Москва, Каширское ш., 31. Тел.: (925) 876-14-28; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Меринов И.Г. — доцент отделения ядерной физики и технологий.
Харитонов В.С. — доцент отделения ядерной физики и технологий, кандидат технических наук.
Корсун А.С. — доцент отделения ядерной физики и технологий, кандидат технических наук.
Аннотация
В работе представлено описание программного модуля, предназначенного для моделирования теплогидравлических процессов в активной зоне и теплообменном оборудовании перспективных ядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем. В программном модуле с помощью метода конечных элементов реализовано использование модели анизотропного пористого тела, для замыкания уравнений модели используется интегральная модель турбулентности. Приводятся результаты валидационных расчетов на задаче по исследованию массопереноса Na-K теплоносителя в 19-стержневой экспериментальной тепловыделяющей сборке (ТВС) с 55 % центральной блокадой проходного сечения. В экспериментах исследовались стационарные поля скоростей в пучке стержней при частичной блокировке проходного сечения ТВС. Наличие блокировки позволило оценить адекватность моделирования разработанным программным модулем процессов массопереноса в условиях интенсивных перетечек теплоносителя в ТВС. Сравнение полученных в ходе расчетов результатов с экспериментальными данными, показало, что программный модуль способен с достаточной точностью описывать массоперенос в ТВС при наличии блокировки проходного сечения. Таким образом, при моделировании подобных задач применительно к другим видам жидкометаллического теплоносителя, различным видам блокировок, способам дистанционирования сборок и наличия их обогрева показано, что разработанный программный модуль может быть использован для моделирования процессов с ярко выраженной трехмерной картиной течения в пучке стержней.
Ключевые слова
тепломассоперенос, сплав натрий-калий, жидкий металл, моделирование, пористое тело, турбулентность, блокировка, вихрь
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Frignani M., Alemberti A., Tarantino M. ALFRED: A revised concept to improve pool related thermal-hydraulics. Nuclear Engineering and Design, 2019, vol. 355, p. 1103592. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2019.110359.
- Белая книга ядерной энергетики. Замкнутый ЯТЦ с быстрыми реакторами. Под общ. ред. проф. Е.О. Адамова. М.: Изд-во АО «НИКИЭТ», 2020. 502 с.
- Мосунова Н.А. Интегральный код ЕВКЛИД/V1 для обоснования безопасности реакторных установок на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Часть 1: Базовые модели. Теплоэнергетика, 2018, № 5, с. 69–84. DOI: 10.1134/S0040363618050065.
- Рачков В.И., Хомяков Ю.С., Швецов Ю.Е. Российские коды для анализа безопасности быстрых реакторов с натриевым теплоносителем. Атомная энергия, 2014, т. 116, вып. 4, с. 216–222.
- Ашурко Ю.М., Волков А.В., Раскач К.Ф. Разработка программных модулей для расчёта запроектных аварий в быстрых реакторах с учётом пространственновременной кинетики. Атомная энергия, 2013, т. 114, вып. 2, с. 63–37.
- Алипченков В.М., Болдырев А.В., Вепрев Д.П., Зейгарник Ю.А., Колобаева П.В., Моисеенко Е.В., Мосунова Н.А., Селезнёв Е.Ф., Стрижов В.Ф., Усов Э.В., Осипов С.Л., Горбунов В.С., Афремов Д.А., Семченков А.А. Интегральный код ЕВКЛИД/V1 для обоснования безопасности реакторных установок на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Часть 2: Верификация. Теплоэнергетика, 2018, № 9, с. 57–72. DOI: 10.1134/S0040363618090011.
- Большов Л.А., Мосунова Н.А., Стрижов В.Ф., Шмидт О.В. Расчётные коды нового поколения для новой технологической платформы ядерной энергетики. Атомная энергия, 2016, т. 120, вып. 6, с. 303–312.
- Корсун А.С, Викулова С.В. К определению сопротивления анизотропного пористого тела. Труды Второй Российской конференции по теплообмену. В 8 томах. М.: МЭИ, 1998. Т. 5. С. 215–218.
- Корсун А.С., Маслов Ю.А, Меринов И.Г., Харитонов В.С. Эффективная теплопроводность теплоносителя, омывающего стержневую сборку. Труды РНКТ-4. Т. 7. М.: Изд. МЭИ, 2006. С. 235–238.
- Bayaskhalanov M.V., Merinov I.G., Korsun A.S., Philippov M.Ph. Determination of the turbulence integral model parameters for a case of a coolant angular flow in regular rod-bundle. Journal of Physics: Conference Series, 2017, vol. 871, no. 1. DOI: 10.1088/1742-6596/891/1/012062.
- Казанцев А.А., Юрьев Ю.С., Супотницкая О.В., Астахова Н.Э. Система уравнений для моделирования движения жидкости в приближении пористого тела для оборудования ЯЭУ. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2022, № 2, с. 241–260. Доступно на: https://vant.ippe.ru/year2022/2/thermal-physics-hydrodynamics/2172-19.html (дата обращения 14.06.2024).
- Корсун А.С., Круглов В.Б., Меринов И.Г., Федосеев В.Н., Харитонов В.С. Тепломассоперенос при обтекании структур типа пучков стержней в приближении модели пористого тела. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2014, № 2, с. 87–94. Доступно на: https://vant.ippe.ru/year2014/2/842-9.html (дата обращения 14.06.2024).
- Чуданов В.В., Аксенова А.Е., Макаревич А.А. и др. Применение CFD-кода CONV-3D в реакторных приложениях. Атомная энергия, 2016, т. 121, № 3, с.140–143.
- Anderson N.B., Jackson R. A Fluid Mechanical Description of Fluidized Beds. Ind. Eng. Chem. Fundam., 1967, vol. 6, pp. 527–538. DOI: 10.1021/i160024a007.
- Slattery J.C. Flow of Viscoelastic Fluids Through Porous Media. AIChE Journal, 1967, vol. 13, pp. 1066–1071. DOI: https://doi.org/10.1002/aic.690130606.
- Whitaker S. Diffusion and Dispersion in Porous Media. AIChE Journal, 1967, vol. 13, pp. 420– 427. DOI: 10.1002/aic.690130308.
- Власов М.Н., Корсун А.С., Маслов Ю.А., Меринов И.Г., Рачков В.И., Харитонов В.С. Определение параметров интегральной модели турбулентности применительно к расчету обтекания стержневых сборок в приближении пористого тела. Теплофизика и аэромеханика, 2016, т. 23, № 2 (98), с. 209–218.
- The FEniCS computing platform. Доступно на: http://fenicsproject.org/ (дата обращения 14.06.2024).
- Taylor C., Hood P. A numerical solution of the Navier-Stokes equations using the finite element technique. Computers and Fluids, 1973, vol. 1, pp. 73–100. DOI: 10.1016/0045-7930(73)90027-3.
- PARAVIEW. Open source post-processing visualization engine. Доступно на: https://www.paraview.org/ (дата обращения 14.06.2024).
- Жуков А.В., Матюхин Н.М., Рымкевич К.С. Влияние блокировки проходного сечения модельной сборки кассеты твэлов быстрого реактора на распределение скоростей теплоносителя. Препринт ФЭИ-1479. Обнинск: 1983, 16 с.
- Жуков А.В., Матюхин Н.М., Рымкевич К.С. Распределение потоков теплоносителя и межканальный обмен в модельной ТВС быстрого реактора при блокировке проходного сечения. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерная техника и технология, 1989, вып. 5, с. 3–9.
- Корсун А.С., Меринов И.Г., Харитонов В.С., Баясхаланов М.В., Чуданов В.В., Аксенова А.Е., Первичко В.А. Расчетное моделирование теплогидравлических процессов в тепловыделяющих сборках с жидкометаллическим теплоносителем в приближении анизотропного пористого тела. Теплоэнергетика, 2019, № 4, с. 12–22. DOI: 10.1134/S0040363619040040.
- Корсун А.С., Меринов И.Г., Харитонов В.С., Баясхаланов М.В., Чуданов В.В., Аксенова А.Е., Первичко В.А. Моделирование тепломассопереноса в сборках стержней с витыми дистанционирующими элементами в приближении модели анизотропного пористого тела. Теплоэнергетика, 2020, № 6, с. 93–103. DOI: 10.1134/S0040363620060065.
УДК 621.039
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2024, № 2, c. 243–258
