Теплогидравлические особенности проекта медицинского реактора МАРС с использованием трехмерной модели гидродинамики и сопряженного теплообмена

• Автор: Анисонян, Ваган Рубенович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Оглавление

Список использованных сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I Состояние проекта РУ МАРС и выбор методов исследования

1.1 РУ МАРС для нейтронной терапии.

1.2 Описание реакторной установки

1.2.1 Основные характеристики

1.2.2 Принципиальная тепловая схема

1.3 Особые требования, предъявляемые к специализированному медицинскому реактору МАРС, и обзор методов расчета теплогидравлики.

1.3.1 Выбор расчетного кода

1.3.2 Выбор модели турбулентности

1.3.3 Моделирование турбулентных течений и известные ограничения
1.4 Краткие выводы к Главе 1.
ГЛАВА II Верификация и валидация пакета программ ОрепБОАМ
2.1. Теплообмен в трубе при Яссопб.
2.1.1. Постановка задачи и принятые допущения
2.1.2. Математическая запись системы уравнений.
2.1.3. Сравнение расчетных и опытных кривых интегральных обобщений безразмерных профилей.
2.1.4. Выводы к разделу 2.1
2.2. З модель осесимметричного тупика.
2.2.1. Описание проблемы.
2.2.2. Описание моделей турбулентности.
2.2.3. Генерация сетки.
2.2.4. Граничные условия и начальные значения полей переменных
2.2.5. Выбор решателя и управление сходимостью расчета.
2.2.6. Результаты расчета и их обсуждение
2.3. Краткие выводы к Главе II.
ГЛАВА III Расчет теплогидравлики РУ МАРС.
3.1 Специализированный медицинский реактор
3.2. Расчет номинального режима реактора МАРС
3.2.1. Описание установки
3.2.2. Результаты расчетов и их обобщение
3.3. Расчет аварии с выбросом стержня СУЗ
3.4. Краткие выводы к Главе III.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработка новых методов ядерной медицины является сложной технической проблемой, требующей участия многих специалистов. По современным представлениям около % злокачественных новообразований относительно' радиорсзистентны. В лечении больных с такими опухолями наиболее целесообразно использовать нейтронное излучение. В МРНЦ РАМН более чем на 0 больных с различными локализациями опухолей показано, что сочетанная фотонно-нейтронная терапия с вкладом нейтронов в дозу радикального курса -% способствует значительному повышению эффективности лечения, а именно: 5 летняя выживаемость возрастает на -% при отсутствии побочных эффектов воздействия нейтронов. Использование нейтронного излучения не заменяет и не противопоставляется другим способам лечения онкологических больных, а позволяет существенно расширить показания к лучевой терапии и увеличить ее эффективность. Лучевая терапия является одним из многих инструментов современной медицины, компонентом пакета медицинских услуг. В этой связи актуальным является разработка проекта специализированного реактора как источника нейтронов для известных видов нейтронной терапии: нейтрон-соударная терапия (НСТ) на быстрых нейтронах, нейтрон-захватная терапия (НЗТ) на эпитепловых нейтронах, сочетанная нейтронная терапия. Предполагается сконструировать реактор так, чтобы при любых обстоятельствах за счет естественных причин его конструкция не допускала бы возникновения аварии с выбросом радиоактивности, что могло бы повлечь облучение персонала и населения. За счет малой мощности и импульсного режима работы реактора в нем практически не накапливаются продукты деления, поэтому в любых проектных и запроектных авариях, включая «полное разрушение реактора в случае гипотетического террористического акта», полностью исключаются выбросы активности, превышающие допустимые уровни. Ранее, в работах группы под научным руководством Казанского Ю. А., были решены нейтронно-физическая задача по выбору параметров медицинского реактора и дозиметрическая оптимизационная задача обоснования коллимационного устройства и фильтров с целью получения наилучшего терапевтического эффекта с учетом ограничения времени облучения пациента и минимизации мощности реактора. Представленные автором исследования необходимы для выполнения теплогидравлическго обоснования проекта установки МАРС, отчета по обоснованию безопасности реактора новой конструкции, и являются частью работы многих групп экспертов. В диссертации представлены результаты расчетных исследований процессов тепломассообмена в новом медицинском специализированном реакторе, выполненные в целях обоснования безопасности РУ МАРС. Изучаемые в работе процессы имеют трехмерный характер вследствие сложной геометрической формы конструкции и наличия разномасштабных внутренних элементов: перегородки, твэлы, стержни СКУЗ. ТВС и т. Но очевидным причинам эти обстоятельства не позволяю! Поэтому разработка и верификация математических моделей на основе современных методов вычислительной гидродинамики, численный анализ процессов в конкретном оборудовании, оптимизация на основании полученных данных конструкций и режимов работы устройств представляются актуальными. Тематика исследований находится в русле приоритетных направлений науки технологий и техники РФ (от пункт: Безопасность атомной энергетики) [1] и входит в «Перечень критических технологий РФ» (от ). Результаты, полученные автором, использованы в эскизном проекте РУ МЛРС. Решение теплофизических и гидродинамических проблем расчетного обоснования безопасного функционирования-реакторной установки МАРС. Модифицировать имеющийся открытый пакет программ ОрепГОАМ для возможности решения поставленных задач, в частности, изменить блок теплофизических свойств и компонентов тепловыделения в уравнении энергии. Верифицировать метод расчета нестационарного переноса массы, импульса и энергии при течении теплоносителя в конструкции сложной геометрической формы, содержащей разномасштабные внутренние элементы, в условиях влияния турбулентности, массовых сил, переменности теплофизических и транспортных свойств и других осложняющих факторов.