ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы

Расширенное продолжение серии: Ядерные константы c 1971 года

English (UK)

ISSN 2414-1038 (online)

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К РАЗРАБОТКЕ МЕТОДОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ МАССО- И ТЕПЛООБМЕНА В ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРКАХ ТВЭЛОВ БЫСТРЫХ РЕАКТОРОВ И ИХ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ

EDN: YFLNRA

Авторы

Сорокин А.П.1, Сорокин Г.А.2, Кузина Ю.А.1, Денисова Н.А.1

Организация

1 Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
2 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)», Москва, Россия

Сорокин А.П.1 – главный научный сотрудник, доктор технических наук. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, д. 1. Тел.: +7 (484) 399-70-00 (доб. 84-47); e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Кузина Ю.А.1 – начальник отделения ядерной энергетики, кандидат технических наук.
Денисова Н.А.1 – ведущий инженер.
Сорокин Г.А.2 – кандидат технических наук.

Аннотация

Результаты большого объема исследований закономерностей теплогидравлических процессов в быстрых реакторах аккумулированы в расчетных программах, являющихся основным инструментом проектирования реакторных установок и обосновании их безопасности. Изложены теоретические основы основных методов математического моделирования процессов массо- и теплообмена при течении многофазных сжимаемых теплоносителей в сборках твэлов быстрых реакторов: модели жидкостной динамики, пористого тела и поканального метода расчета. Основным содержанием современных методов теплогидравлического анализа для реакторных приложений являются дифференциальные уравнения движения и энергии сплошной среды в рамках модели жидкостной динамики, макропереноса массы, импульса и энергии, модели пористого тела и поканальной модели расчета с соответствующими замыкающими соотношениями и краевыми условиями. Наиболее полный учет влияния различных факторов на температурные поля в ТВС (деформация, неравномерное энерговыделение, стохастические отклонения параметров и т. д.) и механизмов межканального обмена с обеспечением высокой точности расчета осуществляется в поканальном методе расчета. На основе установленной аналогии между уравнениями макропереноса в рамках поканальной модели расчета, модели пористого тела и уравнений сплошной среды проанализирован класс уравнений макропереноса, сформулированы начальные и граничные условия, указаны численные методы решения системы уравнений макропереноса в рамках поканальной модели и модели пористого тела. Анализируются многочисленные программы, созданные для численного моделирования характеристик ТВС для различных реакторных условий. Обсуждается развитие перспективного направления расчетных исследований методами жидкостной динамики, разработка и использования
CFD-программ для численного моделирования теплогидравлики, а также сопряжение системных теплогидравлических и трехмерных нейтронно-физических программ и CFD-программ моделирования теплогидравлики первого контура реакторных установок для анализа безопасности реакторных установок.

Ключевые слова
быстрые реакторы, жидкие металлы, активная зона, теплогидравлика, безопасность, численное моделирование, методы расчета, уравнения жидкостной динамики, поканальный метод, модель пористого тела, расчетные программы, системные программы

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 536.24: 621.039.524.4: 621.039.58

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 3, c. 135–180