Моделирование многофазных термогидродинамических процессов в оборудовании атомных электростанций в целях обоснования их безопасности

• Автор: Парфенов, Юрий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 432 с. : ил.

Оглавление
Оглавление

Список принятых сокращений

Условные обозначения

Введение
1. Аналитический обзор работ по проблемам моделирования многофазных термогидродинамических процессов на АЭС

1.1 Основные подходы к моделированию многофазных

термогидродинамических процессов на АЭС

1.2 Характеристика современного уровня развития расчетных кодов для разработки и обоснования безопасности АЭС

1.3 Экспериментальные исследования двухфазных процессов и явлений

1.4 Развитие численных методов для новых кодов

1.5 Развитие архитектуры кодов, сопряжение кодов и использование суперкомпыогерных технологий
1.6 Работы по оценке неопределенности результатов расчетов теплогидравлическими кодами
1.7 Основные выводы по Главе №
2. Моделирование многофазных термогидродинамических процессов во втором контуре горизонтального парогенератора АЭС с ВВЭР
2.1 Основные характеристики горизонтальных парогенераторов АЭС с ВВЭР
2.2 Проблемы продления ресурса, разработки новых конструкций горизонтальных ПГ и вопросы математического моделирования
2.3 Обзор работ по проблемам математического моделирования термогидродинамических процессов в горизонтальных парогенераторах
2.4 Математическая модель расчетного программного средства STEG
2.4.1 Система уравнений сохранения массы, импульса и энергии для пароводяной смеси
2.4.2 Корреляции межфазного взаимодействия
2.4.3 Корреляции трения пароводяной смеси о трубчатку
2.4.4 Численная схема расчетного программного средства STEG
2.4.5 Модель распределения растворимых примесей и отложений на трубчатке
2.5 Валидация STEG на опытных данных, полученных в экспериментах ОКБ «ГИДРОПРЕСС»
2.5.1 Описание экспериментальной установки ОКБ «ГИДРОПРЕСС»
2.5.2 Результаты расчетов экспериментального режима на стенде ОКБ «ГИДРОПРЕСС»
2.6 Валидация STEG на опытных данных, полученных в экспериментах ОАО
«ЭНИЦ»
2.6.1 Описание экспериментального стенда ОАО «ЭНИЦ»

2.6.2 Расчетно - экспериментальное исследование гидравлического сопротивления ГГДЛ
2.6.3 Моделирование кодом STEG экспериментов на стенде ПГВ
2.7 Кросс-верификация кодов STEG и TRAC применительно к номинальному режиму работы ПГВ-1000М
2.8 Моделирование теплогидравлических процессов в горизонтальном парогенераторе ПГВ-1000М с реконструированной схемой водопитания
2.8.1 Исходные данные для расчета ПГВ-1000М с модернизированной системой водопитания и расчетная сетка
2.8.2 Пространственное распределение теплогидравлических параметров в горизонтальном парогенераторе
2.9 Определение теплогидравлических характеристик горизонтального парогенератора повышенной мощности 1062 МВт
2.10 Сопряжение кода STEG с кодом СОКРАТ
2.10.1 Общие принципы сопряжение трехмерных и одномерных теплогидравлических моделей
2.10.2 Процедура сопряжения трехмерного кода STEG и одномерного кода СОКРАТ
2.10.3 Трехмерная модель второго контура горизонтального парогенератора ПГВ кода STEG и модель первого контура кода СОКРАТ
2.11 Основные выводы по Главе №
3. Моделирование взаимодействия высокотемпературного расплава с водой в ходе тяжелой аварии на АЭС
3.1 Общая информация о процессе взаимодействия высокотемпературного расплава с водой в ходе тяжелой аварии на АЭС и работах, посвященных исследованию этого процесса
3.2 Математическая модель расчетного программного средства VAPEX
3.3 Анализ экспериментов по исследования стадии предварительного перемешивания с помощью расчетного программного средства VAPEX
3.3.1 Анализ экспериментов MAGICO с помощью кода VAPEX
3.3.2 Анализ экспериментов QUEOS с помощью кода VAPEX
3.4 Анализ эксперимента по взаимодействию расплава с охладителем на установке FARO с помощью кода VAPEX
3.5 Оценка динамической нагрузки на корпус реактора АЭС с ВВЭР-1000 при внутрикорпусном взрыве
3.6 Расчет динамических нагрузок на контейнмент АЭС с ВВЭР при внекорпусном паровом взрыве
3.7 Основные выводы по главе №
4. Моделирование однофазных термогидродинамических процессов в элементах АЭС
4.1 Моделирование термогидродинамических процессов в фильтровальной установке гермооболочки АЭС с ВВЭР

4.1.1 Общая информация о пассивной системе фильтрации межоболочечного пространства
4.1.2 Описание конструкции ФУ
4.1.3 Результаты экспериментальных исследований
4.1.4 Математическая модель теплообмена в секции ФУ
4.1.5 Результаты расчета экспериментальных исследования процессов в ФУ кодом
4.1.6 Результаты моделирования термогидродинамических процессов в ФУ с
помощью кода ПЭБ
4.2 Моделирование гидродинамических процессов в эжекторе системы аварийного и планового расхоложивания Нововоронежской АЭС-2
4.2.1 Общая информация об агрегате «насос-эжектор»
4.2.2 Расчетно-экспериментальные исследования напорно-расходной характеристики одноступенчатого эжектора
4.2.3 Расчетно-экспериментальные исследования напорно-расходной характеристики двухступенчатого эжектора
4.2.4 Расчетно-экспериментальные исследования напорно-расходной характеристики эжектора с тангенциальным подводом пассивной среды
4.3 Основные выводы по главе №
5. Оценка неопределенности результатов расчетов аварийных режимов на АЭС с ВВЭР
5.1 Обзор методик оценки неопределенности
5.2 Проверка методики оценки неопределенности по результатам эксперимента с большей течью теплоносителя на стенде БК В-
5.2.1 Общая информация о расчетно-экспериментальных исследованиях, выполненных на стенде БК В-
5.2.3 Оценка неопределенности и анализ чувствительности эксперимента, выполненного на стенде БК В-
5.3 Реалистический детерминистский анализ запроектной аварии на АЭС-2006 с двусторонним разрывом главного циркуляционного трубопровода на входе в реактор с наложением отказа всех источников электроснабжения переменного тока
5.3.1 Базовый расчет аварийного режима на АЭС-2
5.3.2 Оценка неопределенности расчета аварийного режима
5.4. Основные выводы по Главе №
Заключение

Когда структура двухфазного потока становится достаточно сложной, то применение двухжидкостного подхода для его описания испытывает объективные трудности. Это хорошо иллюстрируется на примере дисперснокольцевого течения, когда есть три ярко выраженных составляющие («жидкости») потока: 1) жидкая пленка, текущая по стенкам канала, 2) капли жидкости в ядре потока и 3) паровое ядро потока.
Для описания жидкой фазы в дисперсно-кольцевом течении двухжидкостный подход позволяет использовать только один континуум («жидкость»), характеризуемый одним полем скорости и одним полем температуры, для которого необходимо сформулировать уравнения сохранения массы, импульса и энергии с обменными членами, описывающими взаимодействие между паром и жидкостью. Очевидно, что использование только одного поля скорости для описания течения пленки и капель, движущихся с существенно различными скоростями, требует разработки специальных (фактически искусственных) приемов. Ниже описывается прием, используемый в коде TRAC [9].
При описании дисперсно-кольцевого режима в коде TRAC сила межфазного взаимодействия определяется как сумма силы взаимодействия пара и капель и силы взаимодействия пара и жидкой пленки -
F - F + F 21 + (1Л)

где ld и if представляют собой силы сопротивления со стороны капель и жидкой пленки, соответственно.
Сила межфазного сопротивления со стороны пленки вычисляется как
Fif ~ aifT /, (1.2)
где Ту - напряжение на поверхности пленки, площадь поверхности пленки в единице объема -