EDN: HRSLIS
Авторы
Томащик Д.Ю.
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук, Москва, Россия
Томащик Д.Ю. – старший научный сотрудник. Контакты: 115191, Москва, Большая Тульская ул., д. 52. Тел.: (495) 955-22-85; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Аннотация
Обоснование безопасности АЭС является неотъемлемой частью условий ее эксплуатации. Для тяжелых аварий (ТА) с потерей теплоносителя первого контура, особенно в случае большой течи, давление в защитной оболочке (ЗО) в значительной мере определяет динамику осушения и разогрева активной зоны, условия разгерметизации оболочек твэлов и последующего выхода радиоактивных веществ в первый контур и далее через ЗО в окружающую среду. В России для моделирования ТА на АЭС с РУ ВВЭР разработан код СОКРАТ. Модуль CONТ_TH в составе кода СОКРАТ аттестован для расчета давления, температуры и состава газовой среды в помещениях в пределах герметичного ограждения. Модельное наполнение CONТ_TH, относящегося к кодам с сосредоточенными параметрами (LP), позволяет на достаточно грубой расчетной схеме описывать протекание таких процессов, как разрушение стратифицированных слоев за счет плавучести и импульса, описывать работу существующих и перспективных пассивных систем безопасности. Для атомных станций малой мощности (АСММ), в модуле реализованы учет затопления части помещений водой и расчет параметров газовой фазы при давлении свыше 10 атм.
В статье приводится описание наиболее важных моделей модуля, отличающих его от «типовых» LP кодов для расчета теплогидравлических параметров ЗО, приводится сравнение расчетных данных с экспериментальными данными CFD-качества и расчетами по CFD и LP кодам для серии из 5 тестов на установке PANDA. Делается вывод о возможности реалистично описывать протекающие процессы при поступлении в помещения ЗО пара и легкого газа и адекватном учете эффекта работы систем безопасности, используемых для управления ТА и в детерминистских расчетах в поддержку ВАБ-2.
Ключевые слова
давление, температура, мольная доля, водород, стратификация, интегральные расчеты, тяжелая авария, СОКРАТ, защитная оболочка, ВВЭР, АСММ, ВАБ-2, расчетное обоснование
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Bolshov L.A., Dolganov K.S., Kiselev A.E., Strizhov V.F. Results of SOCRAT code development, validation and applications for NPP safety assessment under severe accidents. NuclearEngineering and Design, 2019, vol. 341, pp. 326–345.
- Ефанов А.Д. Расчетно-экспериментальное обоснование безопасности АЭС с ВВЭР при авариях с потерей теплоносителя из реакторного контура : специальность 05.14.03 «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации» : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Обнинск, 2000. 46 с.
- Зайцев А.А. Теплогидравлическое обоснование защитных оболочек АЭС с ВВЭР : специальность 05.14.03 «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Обнинск, 2005. 156 с.
- Семашко С.Е. Обоснование системы пассивного отвода тепла из объема защитной оболочки АЭС с ВВЭР : специальность 05.14.03 «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург, 2013. 198 с.
- Хизбуллин А.М. Разработка и расчетно-экспериментальные исследования пассивной системы аварийного отвода тепла из защитной оболочки ЯЭУ : специальность 05.14.03 «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Нижний Новгород, 2012. 188 с.
- Dabbene F. et al. Experimental activities on stratification and mixing of a gas mixture under the conditions of a severe accident with intervention of mitigating measures performed in the ERCOSAM-SAMARA Project. Proc. of ICAPP 2015. Nice, France, 2015. Paper 15148.
- Mignot G., Kapulla R., Paranjape S., Zboray R., Fehlmann M., Bissels W., Paladino D. Test Report for Test Pe1 Hollow Cone Spray Test. ERCOSAM/WP3/P3.7A/2012-17, PSI TM-42-12-11-1, 2013.
- Paranjape S., Mignot G., Kapulla R., Zboray R., Fehlmann M., Bissels W., Paladino D. Test Report for Test Pe2 Full Cone Spray Test. ERCOSAM/WP3/P3.7B/2013-03, PSI TM-42-13-03-1, 2013.
- Mignot G., Paranjape S., Kapulla R., Zboray R., Fehlmann M., Bissels W., Paladino D. Test Report for Test Pe3 Cooler Test With Wall Condensation. ERCOSAM/WP3/P3.7C/2013-04, PSI TM-42-13-10-1, 2013.
- Zboray R., Paranjape S., Mignot G., Kapulla R., Fehlmann M., Bissels W., Paladino D. Test Report For Test Pe5 Cooler Test. ERCOSAM/WP3/P3.7E/ 2013-05, PSI TM-42-13-05-1, 2013.
- Mignot G., Kapulla R., Paladino D., Paranjape S., Zboray R., Fehlmann M., Bissels W. Test Report For Test Pe4 Heat Source Test. ERCOSAM/WP3/P3.7D/ 2012-13, PSI TM-42-12-09-1, 2013.
- Paladino D., Andreani M., Guentay S., Mignot G., Kapulla R., Paranjape S., Sharabi M., Kisselev A., Yudina T. et al. Outcomes from the EURATOM–ROSATOM ERCOSAM SAMARA projects on containment thermal-hydraulics for severe accident management. Nuclear Engineering and Design, 2016, vol. 308, pp. 103–114.
- OECD/NEA THAI Project. Hydrogen and Fission Product Issues Relevant for Containment Safety Assessment under Severe Accident Conditions. Final Report. NEA/CSNI/R(2010)3, 10 June 2010.
- СОКРАТ‑В1/В2. Аттестационный паспорт программы для ЭВМ, № 564, Москва: Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор), 2022.
- Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем: Учебное пособие для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2000.
- Caretto L.S., Gosman A.D., Patankar S.V., Spalding D.B. Two calculation procedures for steady, three-dimensional flows with recirculation. In: Cabannes H., Temam R. (eds) Proc. of the Third International Conference on Numerical Methods in Fluid Mechanics. Lecture Notes in Physics, vol. 19. Berlin, Heidelberg: Springer, 1973.
- Wang J., Cao X., Meng Z., Ding M. A Hybrid Semi-implicit Method of 1D Transient Compressible Flow for Thermal-Hydraulic Analysis of (V)HTR Gas Turbine Systems. Frontiers Media S.A., series: Frontiers in Energy Research. 2018.
- Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам. М.: Энергоатомиздат, 1990.
- Sparrow E.M., Eichhorn R., Gregg J.L. Combined Forced and Free Convection in a Boundary Layer Flow. The Physics of Fluids, 1959, vol 2, no. 3, pp. 319–328.
- MELCOR Computer Code Manuals Rev.2. Vol. 2. NUREG/CR-6119, 2000.
- Ачеркан Н.С. Справочник машиностроителя. Том 2. Москва, 1955.
- Ермолаев А.А. Теоретические основы теплотехники. Москва: Государственное энергетическое издательство, 1957.
- The Electronics Handbook. Second Edition. Edi. Whitaker J.C. California, USA: Technical Press, Morgan Hill, 2005.
- Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Москва: Энергоатомиздат, 1990.
- Lloyd J.R., Moran W.R. Natural Convection Adjacent to Horizontal Surface of Various Planforms. J. Heat Transfer, 1974, vol. 96(4), pp. 443–447.
- Рогов В.П. Коэффициент сопротивления частиц и капель. Научные труды Дальрыбвтуза, 2007, т. 19, с. 95–105.
- Melissari B.В., Argyropoulos S.A. Development of a heat transfer dimensionless correlation for spheres immersed in a wide range of Prandtl number fluids. Int. J. of Heat and Mass Transfer, 2005, vol. 48, pp. 4333–4341.
- Пажи Д.Г., Галустов В.С. Основы техники распыливания жидкостей. Москва: «Химия», 1984.
- Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam. IAPWS R7-97 2012.
- Бершнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Москва: «Химия», 1966, 537 с.
- Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. 3-е издание, Ленинград: «Химия», 1982. 592 с.
- Lindsay A.L., Bromley L.A. Thermal Conductivity of Gas Mixtures. Industrial and Engineering Chemistry, 1950, vol. 42, no. 8, pp. 1508–1511.
- Hirschfelder J.О., Bird R.B., Spotz E.L. The transport properties of gases and gaseous mixtures. Madison: Naval Research Laboratory, University of Wisconsin, 1948.
- Mason E.A., Monchick L. Transport Properties of Polar-Gas Mixtures. J. Chem. Phys. 1962, vol. 36, pp. 2746–2757. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1732363.
- Paganelli C.V., Kurata F.K. Diffusion of water vapor in binary and ternary gas mixtures at increased pressures. Respir. Physiol., 1977, vol. 30(1-2), pp. 15–26. DOI: 10.1016/0034-5687(77)90018-4.
- Mignot G., Erkan N., Kapulla R., Paladino D., Paranjape S., Zboray R., Fehlmann M., Wellauer C., Bissels W. OECD/NEA ERCOSAM. PANDA Facility Description. Tech. Rep. TM-42-11-12-3. Villigen-PSI, Switzerland: Paul Scherrer Institut, 2013.
- Mignot G., Kapulla R., Paranjape S., Zboray R., Fehlmann M., Bissels W., Paladino D., Suter S. OECD/NEA HYMERES project: PANDA test facility description and geometrical specifications. Tech. Rep. TM-42-13-12, HYMERES-P-13-03. Villigen-PSI, Switzerland: Paul Scherrer Institut, 2013.
- Malet J. Containment thermal-hydraulics of current and future LWRs for severe accident management. Summary report (phenomenology and code capabilities). DELIVERABLE (D-N°:4.1). IRSN Report PSN-RES/SCA/2014-01, 2014.
- Malet J. et al. Synthesis of stratification and mixing of a gas mixture under severe accident conditions with intervention of mitigating measures. Proc. of ICAPP 2015. Nice, France, May 03–06, 2015, paper 15381.
УДК 621.039.584
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 1, c. 166–178
