Солонин ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В АКТИВНЫХ ЗОНАХ ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ РЕАКТОРОВ Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. <...> Теплогидравлические процессы в активных зонах водоохлаждаемых реакторов : учеб. пособие по курсу «Конструирование реакторных установок» / В. И. Солонин. <...> Помимо моделирования процессов каждой ТВС необходимы методы расчетов процессов в каждом твэле активной зоны, позволяющие определять нейтронные поля, энерговыделение, локальные тепловые потоки в теплоноситель, температуры элементов твэла, напряженнодеформированное состояние оболочки, топлива и другие важные характеристики, например, развитие повреждений оболочек, приводящих к их неплотности, выходу радиоактивных продуктов деления в теплоноситель. <...> ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ Обозначения ρ — плотность, кг/м3 w — скорость, м/с f — площадь поперечного сечения, м2 П — периметр, м х — массовое расходное паросодержание, относительная энтальпия q — плотность теплового потока, Вт/м2, МВт/м2 qлин — линейная мощность твэла, кВт/м, Вт/см К — коэффициент; К=wij/wi — коэффициент перемешивания G — массовый расход, кг/с Gij — расход из ячейки в соседние на единице длины канала, кг/(с·м) µ=Gij/Gi — коэффициент межканального обмена, м−1,мм−1 I, i,h — энтальпия, Дж/кг λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м·K) ρw — плотность расхода (массовый расход), кг/(м2·с) CP — теплоемкость, Вт/(кг·K) Р — давление, МПа Т — температура, ◦С d — диаметр, мм L, l — длина, м s — шаг решетки стержней, мм s — коэффициент скольжения фаз r — теплота парообразования, кДж/кг z — осевая координата 5 N — тепловая мощность, кВт, МВт α — коэффициент теплоотдачи, кВт/(м2·K) σ — поверхностное натяжение, Н/м; среднеквадратичное отклонение Индексы F — поверхность кр — критический, критическое значение г — гидравлический т—тепловой i — в ячейке ij — из ячейки i в ячейку j s — насыщение конв — конвективный ‘, “ — для воды и пара *—втермически равновесной области <...>
Теплогидравлические_процессы_в_активных_зонах_водоохлаждаемых_реакторов.pdf
УДК 621.039.5(075.8)
ББК 22.333
С60
Рецензенты: Ю.М. Никитин, В.И. Хвесюк
С60
Солонин В. И.
Теплогидравлические процессы в активных зонах водоохлаждаемых
реакторов : учеб. пособие по курсу «Конструирование
реакторных установок» / В. И. Солонин. – М.: Изд-во
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. – 138, [2] с. : ил.
Изложены специфические процессы теплообмена в активных зонах
водоохлаждаемых реакторов и принципиальные решения, обеспечивающие
надежность теплоотвода от твэлов.
Для студентов 4-го и 5-го курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся
по специальности «Ядерные реакторы и энергетические
установки».
УДК 621.039.5(075.8)
ББК 22.333
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012
c
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..................................................... 3
Принятые обозначения, индексы и сокращения ................... 5
Введение. Роль теплотехнической надежности в обеспечении безопасности
АЭС ................................................... 9
Глава 1. Особенности теплогидравлических процессов в реакторных
установках с водным теплоносителем ........................ 15
1.1. Контуры теплоотвода. Системы безопасности................. 15
1.2. Параметры теплоносителя, твэлов. Роль распределения энерговыделения
и гидравлического профилирования ................... 18
1.3. Метод ячеек. Межканальный обмен .......................... 24
1.4. Модели поканального (поячеистого) расчета ТВС............. 28
1.5. Кризис теплообмена (теплоотдачи) первого и второго рода. Локальность
кризиса. Коэффициенты запаса......................... 31
1.6. Роль дистанционирующих (перемешивающих) решеток в повышении
тепловой мощности ТВС активной зоны................... 35
1.7. Теплогидравлическая устойчивость парогенерирующего
тракта ........................................................... 36
Глава 2. Теплогидравлические характеристики активных зон и реакторных
установок ............................................. 41
2.1. Проектные пределы и условия эксплуатации ВВЭР . . . . ....... 41
2.2. Теплогидравлические параметры ТВС и наиболее напряженных
твэлов ........................................................... 46
2.3. Критические тепловые потоки в ТВС и каналах охлаждения
отдельных твэлов ................................................ 50
2.4. Повышение тепловой мощности активной зоны............... 56
2.5. Нестационарные режимы и аварийные процессы . ............ 58
138
Стр.138
Глава 3. Теплогидравлические характеристики тепловыделяющих
сборок и контура циркуляции реактора большой мощности канального
............................................................. 78
3.1. Генерация пара .............................................. 78
3.2. Структуры двухфазного потока в ТВС ........................ 83
3.3. Расчет режимов течения и теплоотдачи в ТВС ................ 87
3.4. Критические тепловые потоки в ТВС. Роль конструкции и шага
расположения дистанционирующих, интенсифицирующих теплообмен
решеток .................................................... 93
3.5. Расчет коэффициента запаса до критической мощности. Погрешности
определения КТП и тепловой мощности канала........ 97
3.6. Влияние теплового режима твэлов на состояние топлива и оболочки............................................................
100
3.7. Теплогидравлическая устойчивость расходов теплоносителя в
технологических каналах РБМК.................................. 102
3.8. Температурный режим графитовой кладки.................... 106
3.9. Теплогидравлические процессы при авариях . . ............... 108
Вопросы для контроля усвоения материала ....................... 120
Литература ...................................................... 123
Приложение. Тепловыделяющие элементы и тепловыделяющие
сборки ядерных реакторов ....................................... 124
Стр.139