Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик и устойчивости контуров естественной циркуляции системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР

• Автор: Щеглов, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 228 с. : ил.

Введение
1. Принципы построения системы отвода тепла от вакуумной камеры термоядерного реактора ИТЭР
1.1 Требования к системе отвода тепла от вакуумной камеры термоядерного реактора ИТЭР
1.2. Предпосылки построения системы отвода тепла на пассивном принципе с использованием подкипания воды на тяговом участке

1.3. Принципы построения системы отвода тепла, предложенные российской группой ИТЭР.

1.4. Методика теплогидравлического расчта системы отвода тепла от вакуумной камеры реактора ИТЭР и задачи экспериментального иссл едован ия.
2. Описание полновысотных моделей циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР и циркуляционного контура с крупномасштабной двухканальной моделью фрагмента вакуумной камеры.

2.1. Полновысотная модель проектного некипящего варианта циркуляционного контура.

2.2. Полновысотная модель кипящего варианта циркуляционного контура.

2.3 Циркуляционный контур с двухканальной крупномасштабной моделью фрагмента вакуумной камеры.
3. Методика измерений и методика обработки результатов измерений. Результаты градуировочных опытов.
3.1. Методика измерений. Оценка погрешности определения замеряемых параметров.
3.2 Методика обработки результатов измерений.
3.3 Результаты градуировочных опытов.
4. Распределение низкоскоростных потоков воды между параллельно включнными каналами циркуцляционного контура
4.1 Влияние конструкции входного узла на распределение расходов воды между параллельно включнными каналами эжектирующий эффект
4.1.1 Условия проведения экспериментов.
4.1.2. Анализ результатов экспериментов
4.2. Распределение низко скоростного потока воды между параллельно включнными каналами при обогреве лишь одного из них
4.3. Выводы по главе
5. Метастабильность турбулентного потока воды низкого давления
5.1 Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов.
5.2. Модель процесса
5.3. Анализ результатов экспериментов.
5.4. Выводы по главе
6. Истинное объмное паросодержание р адиабатного пароводяного потока низкого давления.
6.1 .Обзор литературных источников
6.2 Результаты экспериментов по определению паросодержания ф при
низком давлении теплоносителя 1
6.3. Выводы по главе
7. Гидродинамическая неустойчивость контура.
естественной циркуляции низкого давления
7.1. Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников


Разработанные методики и соотношения базируются на современных достижениях в области теплообмена, массообмена и гидродинамики. Па абс, а также соотношения, описывающие эти данные. ИТЭР некипящий и кипящий варианты, а также крупномасштабная модель фрагмента вакуумной камеры ИТЭР. Светлова С. Практическая ценность и реализация результатов работы состоит в том, что полученный экспериментальный материал и результаты его анализа используются в проектной документации международного термоядерного реактора ИТЭР, а также может быть использован при создании систем пассивного отвода тепла СПОТ от первого контура ЯЭУ с водоохлаждаемыми реакторами, предусматривающих глубокое расхолаживание реактора. Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты экспериментальных и расчтных разработок, выполненных автором самостоятельно, а также совместно с сотрудниками лаборатории 6 НПО ЦКТИ, в число которых он входит. Апробация результатов работы. ВК ИТЭР, НИИЭФА, п. Металлострой, , и гг. Минатома РФ, Сосновый Бор, октября г. СПб, сентября г. Публикации. Результаты диссертации изложены в пяти печатных работах, включая две статьи в журнале Теплофизика высоких температур, рекомендованным ВАК. Структура и объм работы. Диссертационная работа содержит 5 страниц основного текста введение, 7 глав с выводами, заключение по работе, рисунков, таблиц. Список литературных источников содержит наименования без трудов автора. Общий объем диссертации составляет 8 страниц. Требования к системе отвода тепла от вакуумной камеры термоядерного реактора ИТЭР. Анализ имеющейся схемы системы отвода тепла от вакуумной камеры. Одним из направлений освоения термоядерной энергии в мирных целях является создание термоядерных станций на базе международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Вакуумная камера ВК представляет собой сложную крупногабаритную конструкцию тороидальной формы, прорезанную в разных направлениях многочисленными проходками портами. Корпус ВК секционирован и содержит жестко связанные тороидальными и полоидальными рбрами внутреннюю и наружную стенки, между которыми размещены пакеты защитных пластин, образующие в целом систему щелевых каналов, которые заполняются теплоносителем вода системы охлаждения ВК. При работе реактора на мощности тепло выделяется в металле стенок ВК и защитных пластинах под воздействием потоков нейтронов и гаммалучей, а в аварийных режимах тепло поступает только на наружную поверхность внутренней стенки ВК в виде теплового потока остаточных тепловыделений от внутри камерных элементов. Ограничения термических напряжений в элементах столь сложной конструкции ВК, возникающих вследствие неравномерностей их температур, обеспечивается соответствующей эффективностью системы ее охлаждения. При этом коэффициент теплоо тдачи от элементов В К к воде должен быть не ниже значения а0,5 кВтм2К. Циркуляционный контур системы охлаждения вакуумной камеры ВК международного термоядерного реактора ИТЭР включает в себя следующие основные элементы см. ВК 1, циркуляционный насос 2, газовый компенсатор давления 3, воздухоохлаждаемый теплообменник 4, механический фильтр 5, электронагреватель 6. Циркулирующая по контуру вода получает тепло, проходя по системе чрезвычайно разветвлнных параллельно последовательно включнных каналов ВК, и отдат его воздуху, омывающему за счт естественной тяги трубки теплообменника. Общая высота циркуляционного контура составляет м при высоте ВК м. Изза превышения в раз суммарного проходного сечения каналов ВК над проходным сечением трубопроводов рассматриваемого циркуляционного контура средние скорости воды по каналам ВК и в трубопроводах в импульсном режиме, соответственно, составляют у0,1 мс и у7р6 мс. ЕЦ теплоносителя по контуру со снижением на порядок скорости воды в е элементах. Рис 1. Принципиальная схема проектного некипящего циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР. Обозначения 1 ВК 2 циркуляционный насос 3 газовый компенсатор давления 4 воздухоохлаждаемый теплообменник 5 механический фильтр б электронагреватель. ВК и недопустимостью даже поверхностного кипения воды в ВК.