EDN: SPQJZJ
Авторы
Буряченко Н.К.1, Вакарин А.В.1, Грицай А.С.1, 2, Попов А.О.1, Мицкевич А.В.1
Организация
1 ФГУП «Научно-исследовательский технологический институт им. А.П. Александрова», Сосновый Бор, Россия
2 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Сосновый Бор, Россия
Буряченко Н.К.1 – инженер.
Вакарин А.В.1 – начальник группы. Контакты: 188540, Ленинградская обл., Сосновый Бор, Копорское ш., д. 72. Тел.: (81369) 60-468; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Попов А.О.1 – начальник группы.
Мицкевич А.В.1 – инженер 2 категории.
Грицай А.С.1, 2 – заместитель генерального директора по НИОКР, кандидат технических наук.
Аннотация
В настоящее время наблюдается рост интереса к проектированию атомных станций малой мощности для решения задач по устранению дефицита энерго- и теплоснабжения в отдаленных регионах. В первом контуре реакторной установки такой станции для отвода тепла от активной зоны может использоваться как водяной, так и тяжелый жидкометаллический теплоноситель. Несмотря на преимущества жидкометаллического теплоносителя, основной проблемой при проектировании является экспериментальное обоснование работоспособности центробежных или магнитогидродинамических насосов. В связи с этим в некоторых проектах обосновывается переход к всережимной естественной циркуляции теплоносителя. При этом в ряде случаев рассматривается возможность применения концепции газлифта для усиления естественной циркуляции жидкометаллического теплоносителя и увеличения максимально допустимой мощности ЯЭУ при сохранении пределов нормальной эксплуатации без применения насосного оборудования. Проработка данной концепции должна быть основана на использовании соответствующих программных комплексов, прошедших процедуру валидации.
В статье представлены результаты валидации ПК КОРСАР/ЖМТ в части моделирования циркуляции в условиях газлифта в стендовых установках с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Валидация выполнена по результатам исследований на стендах NACIE и CIRCE посредством сопоставления результатов расчетов с зарегистрированными экспериментальными данными. Анализом неопределенности и чувствительности установлены ключевые замыкающие соотношения ПК КОРСАР/ЖМТ, в наибольшей степени оказывающие влияние на результаты расчета расхода в условиях газлифта. Рассмотрены особенности физических моделей, реализованных в указанных соотношениях.
Ключевые слова
программный комплекс, КОРСАР/ЖМТ, тяжелый жидкометаллический теплоноситель, стенд CIRCE, стенд NACIE, валидация, анализ неопределенностей и чувствительности, газлифт, расчет, замыкающие соотношения
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Лемехов В.В., Моисеев А.В., Саркулов М.К. и др. Современное состояние и перспективы развития реакторов на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. Материалы 5-й междунар. науч.-техн. конф. «Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики» (V МНТК НИКИЭТ – 2018). Москва, НИКИЭТ, 2–5 октября, 2018.
- Федорович Е.Д., Курдюков И.И. Аналитический обзор опыта эксплуатации и современных разработок ядерных энергетических установок средней и малой мощности с жидкометаллическим теплоносителем. Часть 2 (Современные разработки). Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок, 2020, № 3(21), с. 9–31.
- Roelofs F. Thermal Hydraulics Aspects of Liquid Metal Cooled Nuclear Reactors. Woodhead Publishing, 2019. 438 p. DOI: 10.1016/C2016-0-01216-0.
- Тарасов Н.В., Лякишев С.Л., Шарый Н.В., Безруков Ю.А. Исследование зависимости размеров основного оборудования реакторной установки с естественной циркуляцией первого контура от типа теплоносителя». Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов, 2022, вып. 3, c. 88–98.
- Yong-Hoon Shin, Sungyeol Choi, Jaehyun Cho, Sangrok Park, Il Soon Hwang. Design status of small modular reactor cooled by Lead-Bismuth eutectic natural circulation: URANUS. Proc. of ICONE, 23th International Conference on Nuclear Engineering.Chiba, Japan, May 17–21, 2015. DOI: 10.1299/jsmeicone.2015.23._ICONE23-2_51.
- Алексеев П.Н., Микитюк К.О., Васильев А.В., Фомиченко П.А., Щепетина Т.Д., Субботин С.А. Оптимизация концептуальных решений для свинцово-висмутового быстрого реактора РБЕЦ-М. Атомная энергия, 2004, т. 97, № 2, c. 115–125.
- Волкова С.Н., Бенедиктов Д.В., Вакарин А.В., Данилов И.Г., Мицкевич А.В., Попов А.О., Ярушина А.В. Разработка, верификация и практическое использование расчетного кода КОРСАР/ЖМТ. Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок, 2021, № 2(24), c. 23–34.
- Вакарин А.В., Грановский В.С., Грицай А.С., Румянцев С.Н. Моделирование пространственной гидродинамики в активной зоне реакторной установки стенда КМ-1. Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок, 2022, № 2(28), c. 26–37.
- Benamati G., Foletti С., Forgione N., Oriolo F., Scaddozzo G., Tarantino M. Experimental study on gas-injection enhanced circulation performed with the CIRCE facility. Nuclear Engineering and Design, 2007, vol. 237, no. 7, pp. 768–777.
- Turroni P., Cinotti L., Corsini G., Mansani L. The CIRCE Facility. AccApp’01&ADTTA’01, Nuclear Application in the new Millennium. Reno, 2001.
- Coccoluto G., Gaggini P., Labanti V., Tarantino M., Ambrosini W., Forgione N., Napoli A., Oriolo F. Heavy Liquid Metal Natural Circulation in a One-Dimensional Loop. Proc. of 2009 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE17, 2009). American Society of Mechanical Engineers (ASME). Brussels, Belgium, 2009. CD-ROM.
- Benchmarking of thermal-hydraulic loop models for Lead-alloy-cooled advanced energy systems (LACANES). Phase 2: Natural convection. OECD/NEA, 2012.
- Moretti F., Lanfredini M., Mengali L., D’Auria F. Report sull’Accoppiamento di Codici CFD e Codice di Sistema. UNIPI-GRNSPG (CIRTEN). ADPFISS-LP2-075. Pisa, 2014.
- Tarantino M., Benardi D., Coccoluto G., Gaggini P., Labanti V., Forgione N., Napoli A. Natural and gas Enhanced circulation test in the NACIE Heavy Liquid Metal Loop. Proc. of ICONE, 18th International Conference on Nuclear Engineering. Xi'an, China, May 17–21, 2010, ICONE18-29969. Доступно на: https://www.researchgate.net/publication/317878038_ICONE23-2135_DESIGN_STATUS_OF_SMALL_MODULAR_REACTOR_COOLED_BY_LEAD-BISMUTH_EUTECTIC_NATURAL_CIRCULATION_URANUS (дата обращения 22.01.2026).
- Tarantino M. Gas Enhanced Circulation Experiments On Heavy Liquid Metal System. Report ENEA HS-F-R-001. 2007.
- Мицкевич А.В., Попов А.О., Грицай А.С. Анализ замыкающих соотношений по межфазному трению для систем газ-ЖМТ. Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок, 2021, № 3(25), с. 9–22.
- Мицкевич А.В., Попов А.О., Грицай А.С. Теплогидравлическая модель потока «тяжелый жидкометаллический теплоноситель – пароводяная смесь». Атомная энергия, 2024, т. 137, вып. 3–4, с. 138–142.
- Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1985.
- Грицай А.С., Мигров Ю.А. Оценка неопределенностей моделей теплогидравлических расчетных кодов. Теплоэнергетика, 2015, № 9, с. 45–51.
- Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 2003.
УДК 621.039.51
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2026, выпуск 1, с. 269–280
