Теплогидравлика пассивных систем безопасности АЭС с ВВЭР

• Автор: Калякин, Сергей Георгиевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 277 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1 РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ ОЬЗОР НОВЕЙШИХ РАЗРАБОТОК ПАССИВНЫХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС С ВО ДОВОДЯНЫМ И РЕАКТОРНЫМИ УСТАНОВКАМИ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1 Пассивные системы аварийного залива активной зоны и отвод остаточного ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ

. . Отвод остаточного тепловыделения от активной зоны после аварии

с потерей теплоносителя.

1.1.2 Пассивные системы безопасности реактора ВВЭР0 с РУ В7.

1.1.3 Пассивные системы безопасности реактора ВВЭР с РУ В

1.1.4 Пассивные системы безопасности реакторов тина v iv АР.

1.1.5 Пассивные системы безопасности реактора ЕР1 ООО.

1.1.6 Пассивные системы безопасности реактора .

1.1.7 Пассивные системы безопасности реактора II .

1.2 Анализ геплопдравлическнх представлений оь отводе тепла от дшнца корпуса к воде в БЕТОННОЙ ШАХТЕ РЕАКТОРА.
1.2.1 Особенности теплообмена на обращенных вниз поверхностях.
1.2.2 Эксперименты на крупномасштабных моделях днища корпуса реактора.
1.3 Системы ассивно о отвода тепла и пассивной фильтрации АЭС ново о поколения
1.3.1 Пассивные системы отвода остаточного тепла
1.3.2 Писсивные системы фильтрации
1.4 ВОДОРОДНАЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ АЭС.
1.4.1 Критерии водородной взрывобезонасности
1.4.2 Выбор производительности и мест размещения пассивных каталитических рекомбинаторов водорода
1.5 ВЫВОДЫ И ЗАДАЧИ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ПАССИВНЫХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ МИРОВОГО ОПЫТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ДНИЩА КОРПУСА В ОБОСНОВАНИЕ УДЕРЖАНИЯ КОРИУМА В КОРПУСЕ ВВЭР
2.1 СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА.
2.2 Экспериментальный участок, методика экспериментов и обработки опытных данных
2.3 Излив расплава РвВ в холодный корпус модели, охлаждение водой корпуса модели
Выводы ИЗ ГЛАВЫ 2.
3 ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ ФУНКЦИЙ ПАССИВНОЙ СИСТЕМЫ ГЕ2 ЗАЛИВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ ВВЭР
3.1. Особенности теплогидравлических процессов в сис теме ге2.
3.2 Оборудование i экспериментальные исследования на крупномасштабном стенде
3.3 Методические вопрос ы исследования проектных функции системы ге
3.4 Исследование расходной характеристики стенда ГЕ
ВЫВОДЫ ИЗ ГЛАВЫ
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОРАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБОСНОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ ПАССИВНОГО ОТВОДА ТЕПЛА ВВЭР0.
4.1 Особенности течений в системе трубаемкость при температурной неоднородности и некоторые расчетные оценки применительно к системе аварийного охлаждения.
4.1.1 РЕЖИМЫ ТЕЧЕНИЯ И ПАРАМЕТРЫ ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ В Г ОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРУБАХ.
4.1.2 Конденсационные гидроудары и условия их возникновения
4.2 Экспериментальные исследования на стенде установки элемент коптейнмкнта ЭК
4.3 Экспериментальные исследования на стенде малой модели сбросного
трубопровода и БАОТ
Выводы ИЗ ГЛАВЫ
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОРАССЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ ФУНКЦИЙ ПАССИВНОЙ СИСТЕМЫ ФИЛЬТРАЦИИ ВВЭР.
5.1 ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУ КЦИИ воздушного ТРАКТА СПОТ
5.2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫНОСА ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ НА МОДЕЛИ
МИКРОТРЕЩИНЫ ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКИ АЭС
5.3 Экспериментальные исследования тепловой мощности теплообменника воздухвоздух
В ПАССИВНОЙ СИСТЕМЕ ФИЛЬТРАЦИИ ПРОТЕЧЕК В АЭС
Выводы ИЗ ГЛАВЫ 5.
6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОРАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБОСНОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПАССИВНОЙ СИСТЕМЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ТЯЖЕЛОЙ АВАРИИ ВВЭР
6.1 Экспериментальная модель и методика эксперимента.
6.2 Расчетные исследования структуры течения кипящей воды в экспериментальной модели
ВЫВОДЫ ИЗ ГЛАВЫ 6.
7 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОТЕКАНИЯ ПАРОЦИРКОНИЕВЫХ РЕАКЦИЙ В УСЛОВИЯХ ПОВТОРНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ АКТИВНОЙ ЗОНЫ
7.1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПАРОЦИРКОНИЕВОЙ РЕАКЦИИ.
7.2 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
7.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
7.4 Обобщение экспериментальных данных по выходу водорода.
7.5 Металлографическое исследование имитаторов
выводы из главы 7.
8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Рисунок 1. Давление в верхней части бака равно давлению в системе первого контура. Таким образом, бак может обеспечивать подпитку водой АЗ посредством равитации при любом давлении. Для промежуточных уровней давления в водоводяных реакторах используется впрыск воды из гидросмкостсй при давлениях 5,0 МПа или из баков повторного залива АЗ при давлениях 1,5 МПа. ЕР . Другие конструкторы выбрали инжекционные системы безопасности большей емкости в проекте . В проектах станций с пассивными системами полагаются на автоматическое снижение давления в системе первого контура и приведение в действие систем подпитки активной зоны посредством гравитации при низком давлении, , . В проекте АР0 после сброса давления используются запасы воды бассейна выдержки для повторного залива реактора посредством гравитации. Все контейнментные системы используют пассивный теплоотвод, который обеспечивается устройствами приспособлениями, и др. Данные устройства обычно вынуждены поглощать тепло более высокого уровня генерации, мгновенно после аварийного останова и ограничивать давление в контейнменте. Со временем, эти поглотители тепла насыщаются достигают равновесных температур с атмосферой контейнмента, степень теплоотвода становится ниже и системы охлаждения контейнмента могут полностью не справляться с функцией отвода остаточною тепла. Таким образом уменьшается мощность, необходимая для охлаждения контейнмента. Новаторские решения, которые были предложены для охлаждения контейнмента, включают в себя следующие конструкторские разработки. Охлаждение контейнмента АР0 снаружи посредством естественной тяги усиливается пленкой воды на тонкой металлической стене кон тейнмента, рису нок 1. Рисунок 1. Воздух циркулирует за счет естественной тяг и между внутренней стальной оболочкой контейнмента и наружной бетонной стеной контейнмента. Бакхранилище воды бак запаса воды, расположенный на самом верху бетонного здания, смачивает поверхность контейнмента пленкой воды, необходимой для того, чтобы увеличить охлаждение контейнмента при максимальной проектной аварии, когда тепловыделение еще высоко. Система отвода тепла от контейнмента, заложенная в проект АР0, применима только к контейнментам с металлическими стенами. В данном случае металлическая стена оболочка контейнмента является теплопередающей поверхностью, через которую и осуществляется, в конечном счете, теплоотвод из контейнмента. Иное решение предлагается в проекте усовершенствованной АЭС ЕР . В качестве внутренней и внешней оболочек контейнмента используются толстые бетонные стены. В систему охлаждения контейнмента входит оребренный холодильник, установленный вблизи от крыши внутри контейнмента, промежуточная термосифонная петля, проникающая через двойные бетонные стены контейнмента и внешний гибридный вначале водоохлаждаемый, затем воздухоохлаждаемый теплообменник, рисунок 1. Когда запасы воды в бассейне уменьшается, открывается проход для воздуха и непогруженная часть труб работает как воздухоохлаждасмый холодильник. Рисунок 1. Охлаждение воздуха в контейнменте посредством контсйнментных холодильников, установленных вблизи потолка предлагается в проектах АЭС . В проекте АЭС 0 имеется холодильник для охлаждения контейнмснта, второй контур ко торого соединен с внешним бассейном. Новаторским решением является пассивная система охлаждения контейнмента АЭС . Конденсация пара, находящегося в контейнменте, происходит в холодильнике, погруженном во внешний бассейн воды, рисунок 1. Трубки холодильника всегда соединены с сухим боксом реактора. Нскондснсируемые газы отводятся в бассейнбарботер, предназначенный для компенсации давления, по простой системе удаления . Неконденсируюшиеся газы могут скапливаться в трубах конденсатора, обволакивать часть теплообменной поверхности и препятствовать конденсации. Когда это случается, давление в сухом реакторе возрастает. Рисунок 1. Это ведет к продувке некопденсируемых газов из труб пассивной системы охлаждения контейнмента во влажный бокс и к увеличению поверхности конденсации.