Математическое моделирование процессов взаимодействия высокотемпературного расплава с охладителем в ходе тяжелой аварии на АЭС с водоохлаждаемой реакторной установкой

• Автор: Давыдов, Михаил Валерьевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 197 с. : ил.

Содержание
Содержание
Обозначения
Введение

1 Обзор исследований взаимодействия высокотемпературного

расплава с водой

1.1 Расчетное моделирование тяжелых аварий на АЭС с ВВЭР

1.2 Общая характеристика процессов взаимодействия

высокотемпературного расплава с водой

1.3 Обзор исследований перемешивания расплава материалов активной

зоны с охладителем
1.3.1 Обзор работ по дроблению струи расплава
1.3.2 Обзор работ по перемешиванию диспергированного расплава с
охладителем
1.4 Компьютерные коды для моделирования взаимодействия расплава с
охладителем и их основные модели
1.4.1 Интегральные корреляции при моделировании фрагментации
1.4.1.1 Корреляция Саито
1.4.1.2 Модель Мейгнена
1.4.1.3 Корреляция Тейлора
1.4.2 Детальные модели фрагментации струи расплава
1.4.2.1 Модель Бюргера
1.4.2.2 Модель кода VESUVIUS
1.4.3 Другие модели фрагментации
1.4.3.1 Модель кода TEXAS-V
1.4.4 Модели окисления кориума
1.4.4.1 Модель кода COMET А

1.4.4.2 Модель кода МСЗВ
1.4.4.3 Модель пакета программ СВЕЧА
1.4.4.4 Модель М. Коррадини
1.5 Выводы
2 Математическая модель и численная схема кода УАРЕХ-Р
2.1 Система уравнений, описывающих динамику непрерывных фаз
2.2 Законы межфазного взаимодействия
2.2.1 Силовое взаимодействие фаз
2.2.2 Теплообмен между фазами
2.2.3 Массоообмен между фазами
2.3 Описание динамики расплава
2.3.1 Моделирование струй расплава
2.3.2 Моделирование капель расплава
2.3.2.1 Модель температурного профиля капель расплава
2.3.2.2 Модель столкновений капель расплава
2.3.3 Моделирование пористой структуры
2.4 Описание процессов фрагментации расплава
2.4.1 Модель фрагментации струи
2.4.2 Модель фрагментации капель расплава
2.5 Описание процессов генерации водорода
2.5.1 Упрощенная модель генерации водорода
2.5.2 Модель окисления капель расплава
2.6 Описание теплообмена излучением
2.6.1 Модель непрозрачной среды ОММ
2.6.2 Модель спектрального радиационного баланса ЬСІТМ
2.7 Численный метод
2.8 Краткая характеристика кода УАРЕХ-Р
3 Валидация кода УАРЕХ-Р
3.1 Тестирование кода УАРЕХ-Р

3.1.1 Задача об осаждении капли расплава в неподвижной среде
3.1.2 Задача об остывании неподвижной капли
3.1.3 Задача по переносу излучения
3.1.4 Моделирование экспериментов МА GICO
3.1.5 Моделирование экспериментов QUEOS
3.1.6 Моделирование экспериментов ZREX
3.2 Валидация кода VAPEX-P на крупномасштабных экспериментах
FARO по взаимодействию кориума с охладителем
3.2.1 Краткое описание установки FARO
3.2.2 Анализ эксперимента FARO L-
3.2.3 Анализ эксперимента FARO L-
3.3 Выводы
4 Численное моделирование взаимодействия расплава материалов
активной зоны с теплоносителем в ходе тяжелой аварии водяного реактора под давлением
4.1 Возможные сценарии тяжелой аварии и основные физические
процессы
4.2 Модуль VAPEX в составе программного комплекса СОКРАТ
4.3 Результаты расчета
4.4 Выводы
Заключение
Список литературы

Была выполнена также серия экспериментов, имеющих целью сравнить поведение струй из 500 шариков {2г02, 10 мм, 1000 °С) выпускаемых через отверстие 50 мм (1) в холодную воду, (2) в почти насыщенную воду. Средняя, объемная доля шариков составляла 16 %. Было найдено, что в почти насыщенной воде горячие шарики падают, не отклоняясь от вертикали, до дна сосуда, в то время как в холодной воде наблюдалось их значительное радиальное перемещение.
В экспериментах С>ЦЕ08 (БЕК, Карлсруэ, Германия) [49-51] использовалось большое шариков из молибдена и оксида циркония (размером 4-10 мм), нагретых до высокой температуры (до 2300 °С), с тем, чтобы исследовать возникающие интенсивные межфазные взаимодействия, в частности, коллективные эффекты движения дисперсной фазы. Установка СЯЗЕОБ состоит из рабочего участка, печи и системы клапанов, разделяющих их между собой. Рабочий участок имеет квадратное поперечное сечение со стороной 0,7 м и высоту 1,38 м. Три грани имеют окна, так что процесс перемешивания можно наблюдать с двух сторон и подсвечивать с третьей. На четвертой стороне расположены датчики и вентиляционная труба, оборудованная расходомером. Рабочий участок заполняется насыщенной водой (373 К) до уровня 1 м. Шарики нагреваются в электрической печи в атмосфере аргона. Сброс шариков осуществляется через промежуточную камеру, высота падения от промежуточной камеры до поверхности воды - 130 см.
Была выполнена серия экспериментов с небольшими массами дисперсной фазы, диаметр струи во всех случаях составлял 180 мм. Экспериментальные данные включают в себя высокоскоростную киносъемку процесса перемешивания, временные зависимости давления, расхода пара и уровня воды. Все кадры оцифровывались и обрабатывались с помощью специальной компьютерной программы с целью определения скоростей и объемов различных одно-, двух- и трехфазных зон. Проведенный анализ показал, что на форму облака частиц существенно влияют размер, плотность и температура