Разработка и верификация расчетного кода для анализа аварий, связанных с перемешиванием теплоносителей с различной концентрацией борной кислоты в проточном тракте реактора ВВЭР-1000

• Автор: Петросян, Артем Валерикович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Содержание

Перечень сокращений, принятых в диссертационной работе

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор литературы.

2. Математическая модель кода IX

3. Численная методика кода IX.

4.Верификация кода IX.

4.1 Течение жидкости в трубе.

4.2 Течение за уступом.

4.3 Эксперимент на стенде ОКБ Гидропресс.

4.3.1 Описание экспериментов на стенде ОКБ Гидропресс

4.3.2 Верификация кода IX на данных эксперимента на стенде ОКБ Гидропресс, имитировавшего внезапный пуск ГЦН
4.4 Натурные испытания на 5 блоке НВЛЭС
4.4.1 Описание натурных испытаний на 5 блоке НВАЭС.
4.4.2 Верификация кода IX на данных натурных испытания на 5 блоке НВАЭС
5. Анализ влияния сил плавучести на перемешивание теплоносителя
6. Расчет перемешивания теплоносителя с различной концентрацией борной кислоты в проточном тракте реактора ВВЭР.
6.1 Сценарий аварии, начальные и граничные условия
6.2 Расчетная сетка.
6.3 Результаты расчета
Заключение
Литература


Изучение возможных путей возникновения аварийной ситуации такого типа, особенностей движения объемов неборированного теплоносителя в проточном тракте реактора, оценка последствий такого инцидента весьма актуальны и являются составной частью общей задачи обеспечения безопасности атомных станций []. Возникновение в главном циркуляционном трубопроводе (ГЦТ) первого контура реактора объема («пробки») воды с пониженным содержанием бора может быть обусловлено как внешними, так и внутренними причинами [, ]. К внешним причинам можно отнести случаи попадания чистого конденсата из второго контура при неправильных действиях оператора или при неполадках в системе спецводоочистки и подпитки первого контура. К числу внутренних причин относятся ситуации с межконтурными течами в парогенераторе (ПГ) и с малыми течами из первого контура, когда после прекращения естественной циркуляции в трубах ПГ может конденсироваться пар, в результате чего конденсат скапливается в трубопроводах петель. При восстановлении естественной циркуляции через реактор этот конденсат увлекается в активную зону реактора. Особенно опасным является внезапный пуск главного циркуляционного насоса (ГЦН), при котором «пробка» неборированной воды за короткое время достигает активной зоны. Течение теплоносителя в реакторе носит сложный трехмерный характер, что обусловлено особенностями геометрии проточного тракта при наличии осложняющих факторов - кассет ТВС, поддерживающих элементов конструкции, перфорированного днища шахты. Дополнительная турбулизация потока при обтекании загромождающих элементов может оказывать существенное влияние на процесс перемешивания неборированной и борированной воды. Кроме того, течение в реакторе может носить нестационарный характер, особенно при реализации сценария пуска одного из главных циркуляционных насосов, когда до установления стационарных распределений скорости существенное влияние на картину течения оказывают инерционные эффекты. Важность проблемы обеспечения безопасности реакторов типа ВВЭР и PWR обусловила необходимость проведения специальных исследований условий возникновения объемов неборированной воды в первом контуре, характеристик течения при различных типах циркуляции (естественной и вынужденной), особенностей перемешивания объемов с пониженным и штатным содержанием бора. Экспериментальное и теоретическое изучение разбавления бора активно ведется в ряде стран, включая США (University of Maryland, Pennsylvania State University), Германию (Framatom, FZR, GRS), Францию (EDF, IRSN), Финляндию (IVO, STUK), Швецию (Vattenfall, KTH). Европейской инициативой в исследованиях аварий, связанных с разбавлением бора, стала организация международного проекта EUBORA, объединившего усилия различных стран в решении данной задачи. Естественным продолжением EUBORA стал проект FLOMIX, реализующийся в настоящее время под эгидой Пятой Рамочной Европейской Программы. Опыт показывает, что только проведение экспериментов совместно с математическим моделированием течений является наиболее плодотворным и взаимообогащающим, обеспечивая высокую достоверность и обоснованность результатов. Примером такого комплексного подхода служит экспериментальное изучение быстрого разбавления бора на экспериментальном стенде фирмы Vattenfall Utvecklung (Швеция), моделирующем в масштабе 1:5 реактор Westinghouse PWR []. Распространение пробки неборированной воды исследовалось путем создания в гидрозатворе объема соленой воды, концентрация которой на входе в активную зону определялась путем измерения электрического сопротивления жидкости (другим способом моделирования концентраций является температурный способ - см. Изучался сценарий запуска первого циркуляционного насоса, при котором расход нарастал в течение 5 секунд до достижения стационарного значения. Были получены как средние по сечению, так и локальные концентрации на входе в активную зону в зависимости от времени. Была зарегистрирована сильная неоднородность распределения концентраций на входе в активную зону. Локальные минимумы концентрации бора наблюдались не в плоскости симметрии, а по обе стороны от нее на расстоянии порядка половины радиуса реактора. Минимальная средняя концентрация составила 0,3, тогда как минимальная локальная концентрация была зарегистрирована на уровне 0,6.