Обоснование режимов вакуумного осушения контейнеров с отработавшим ядерным топливом РБМК-1000 на основе расчетного моделирования процессов тепломассообмена

• Автор: Иванов, Михаил Борисович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Сосновый Бор
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Введение

1. Объект и задачи исследования

1.1. Конструкция УКХ и технологические операции при подготовке ОЯТ РБМК к длительному сухому контейнерному хранению
1.2. Зарубежный опыт вакуумного осушения контейнеров с ОЯТ при их подготовке к длительному хранению на примере технологии фирмы
1.3. Основные проблемы расчетного моделирования процессов тепломассообмена в контейнерах УКХ4 и УКХ9 в условиях вакуумного осушения, вызванные их конструктивными и технологическими особенностями.

1.4. Основные задачи диссертационной работы

2. Математическая модель и алгоритм расчета

2.1. Постановка задачи математического моделирования процессов тепломассообмена в контейнерах УКХ4 и УКХ9 с ОЯТ РБМК

при вакуумном осушении

2.2. Обзор методик численного моделирования процессов теплообмена в контейнерах с ОЯТ

2.3. Основные допущения, структура математической модели и алгоритм расчета

2.4. Моделирование процессов тепломассопереноса в двухкомпонентной среде во внутреннем объеме МБК и в ампулах.
2.5. Расчет нестационарной теплопроводности в твэлах и элементах конструкции контейнера.
2.6. Лучистый теплообмен.
2.7. Выводы по второй главе диссертации
3. Тестирование расчетной методики и сопоставление с данными экспериментальных и расчетных исследований.
3.1.Тестирование программного модуля расчета параметров в парогазовом объеме.
3.2. Тестирование программного модуля расчета нестационарной теплопроводности.
3.3. Обоснование некоторых допущений математической модели.
3.4. Сопоставление с данными экспериментальных и расчетных исследований температурных полей в контейнерах с ОЯТ в условиях сухого хранения
3.5. Верификация по данным экспериментов на маломасштабной экспериментальной установке
3.6. Сопоставление с результатами крупномасштабных экспериментов на стенде СМЭ2
3.7. Основные выводы по третьей главе диссертации
4. Результаты расчетных исследований
4.1. Последовательность моделирования основных технологических операций и исходные данные.
4.2. Период предварительного прогрева МБК с ОЯТ
4.3. Сравнительный анализ вариантов методики расчета параметров среды в контейнере и ампулах и оценка влияния гидравлических сопротивлений оборудования на интегральные характеристики процесса.
4.4. Анализ процессов тепломассообмена в контейнерах УКХ4 и УКХ9 с ОЯТ РБМК в условиях вакуумного осушения в широком диапазоне параметров.
Основные результаты и выводы.
Список литературы


На основе проведенного анализа выработать необходимые практические рекомендации по рабочим режимам вакуумного осушения и возможной замене или модификации узлов оборудования, не обеспечивающих требуемых параметров процесса. Разработаны комплексная математическая модель и вычислительный алгоритм для анализа процессов тепломассообмена в контейнерах УКХ4, УКХ9 с ОЯТ РБМК при вакуумном осушении, учитывающие особенности их конструкции и специфику механизмов переноса тепла и массы в этих условиях. Данные математическая модель и алгоритм реализованы в виде специализированных программных комплексов с необходимым для инженерных расчетов интерфейсом, позволяющих моделировать исследуемые процессы в реальном масштабе времени. Первые версии программных комплексов С0 и С0, предназначенных для моделирования процессов тепломассообмена в упаковочных комплектах УКХ4 и УКХ9 с ОЯТ РБМК в условиях вакуумного осушения, в г. Главному конструктору и разработчику средств осушки этих контейнеров КБСМ. Минатомом Российской Федерации ныне Федеральное агентство по атомной энергии при обосновании условий обращения с ОЯТ РБМК при его переводе с мокрого на сухое хранение в рамках соответствующей отраслевой задачи. Разработанная расчетная методика и реализующие ее программные средства после их доработки могут быть адаптированы для анализа процессов тепломассообмена в условиях вакуумного сушения к другим типам контейнеров с отработавшим ядерным топливом, с учетом их конструктивных особенностей. Комплексная математическая модель процессов тепломассообмена в контейнерах УКХ4, УКХ9 с ОЯТ РБМК в условиях вакуумного осушения, учитывающая особенности их конструкции и специфику физических процессов при данной технологической операции, и реализующие ее профаммные комплексы. Анализ основных закономерностей процессов тепломассообмена в указанных типах контейнерах в условиях вакуумного осушения. Анализ влияния физических эффектов и особенностей конструкции данных упаковочных комплектов на интефальные нарамефы технологического процесса вакуумной сушки. Расчетное обоснование критериев реализуемости и рабочих режимов вакуумного осушения в проектном диапазоне условий и параметров. ОЯТ РБМК в условиях их вакуумной осушки, и реализующего ее расчетного алгоритма. Третья глава посвящена обоснованию достоверности полученных результатов. УКХ4 и УКХ9 в широком диапазоне параметров, основывающегося на технологическом регламенте для Ленинградской атомной станции. Чтобы сформулировать основные задачи настоящего исследования, необходимо рассмотреть особенности конструкции контейнеров для хранения ОЯТ РБМК, а также основные операции и условия при обращении с ним, которые могут повлиять на процесс вакуумного осушения. Для более полного анализа проблемы целесообразно обратиться к зарубежному опыту подготовки отработавшего топлива к сухому контейнерному хранению. В первом разделе приведены описание конструкции упаковочных комплектов для хранения УКХ отработавшего топлива РБМК и основных технологических операций при его подготовке к длительному сухому хранению согласно технологическому регламенту для Ленинградской Атомной Станции 9,,. Подробно представлен этап вакуумной осушки и сопутствующие ей операции. Во втором разделе рассмотрен зарубежный опыт вакуумного осушения контейнеров с ОЯТ при их подготовке к длительному хранению на примере технологии фирмы немецкой фирмы вЫВ, имеющей практический опыт работы с топливом РБМК на Италийской АЭС в Литве. В третьем разделе рассмотрены основные проблемы расчетного моделирования процессов тепломассообмена в контейнерах УКХ4 и УКХ9 в условиях вакуумного осушения, вызванные их конструктивными и технологическими особенностями. В четвертом разделе сформулированы основные задачи диссертационной работы. Двухцелевыс транспортноупаковочные комплекты ТУК4 и ТУК9 , предназначенные для длительного хранения отработавшего топлива, отвечающие как национальным нормативам безопасного хранения и транспортирования ОЯТ 6, так и требованиям МАГАТЭ 7, были спроектированы Конструкторским Бюро Специального Машиностроения КБСМ в кооперации с рядом предприятий. Схема упаковочного комплекта для хранения ОЯТ или УКХ в стационарном варианте, т. Рисунок 1.