Моделирование теплообмена при кипении жидкометаллического теплоносителя в режиме аварийного расхолаживания в реакторах на быстрых нейтронах

• Автор: Сорокин, Георгий Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание
Содержание.

Условные обозначения.

Верхние индексы

Нижние индексы.

Безразмерные параметры.

Сокращения.
Введение.
Глава 1. Анализ состояния работ по проблеме исследований и задачи предстоящих исследований
1.1. Конструктивные особенности и геометрические и режимные характеристики реакторов Б0 и БН0.

1.2. Аварийные процессы с кипением жидкого металла на участке активной зоны РБН

1.3. Экспериментальные исследования процесса кипения жидкометаллических теплоносителей в каналах и в ТВС ядерных реакторов.
1.4. Особенности теплообмена при кипении ЖМТ в системе параллельных каналов ТВС.
1.5. Модели, коды и результаты численного моделирования двухфазных потоков жидких металлов в каналах и ТВС РБН.
Выводы к главе 1
Список литературы


Имеющиеся данные экспериментальных исследований по теплообмену при кипении жидкометаллического теплоносителя в тепловыделяющих сборках (ТВС) в контурах с малыми скоростями циркуляции в режиме естественной конвекции указывают на существование неустойчивых режимов и возможность осушения с большим перегревом поверхности теплообмена (кризис кипения второго рода). Важной особенностью процессов гидродинамики и теплообмена в системе параллельных каналов в режиме аварийного расхолаживания при малых скоростях естественной циркуляции теплоносителя, в отличие от циркуляции с большими скоростями, характерными для развитой вынужденной конвекции, является усиление гидродинамического взаимодействия параллельных каналов. Это может привести к развитию межканальной апериодической неустойчивости потока теплоносителя, к прекращению или к опрокидыванию циркуляции в наиболее теплонапряженном канале и к кризису теплообмена в нем. Одной из особенностей РБН, оказывающих значительное влияние на условия теплообмена - низкое давление в теплоносителе и, вследствие этого, большое различие в плотности паровой и жидкой фаз, составляющее около трех порядков. Численный анализ условий теплообмена и устойчивости циркуляции в системе параллельных ТВС при кипении жидкого металла при малых скоростях теплоносителя и условий охлаждения активной зоны РБН в этих режимах -отсутствуют. Основным содержанием современных расчетных моделей двухфазного потока в каналах ТВС является система уравнений сохранения массы, импульса и энергии для каждой из фаз в общем случае двухфазного неравновесного потока, замыкающие соотношения и соответствующие краевые условия. Эта модель выражается двумя системами уравнений сохранения, отражающих баланс массы, импульса и энергии для каждой из фаз. Взаимодействие фаз учитывается введением в уравнения источниковых членов. Описание многостержневых гетерогенных систем требует учета поперечного обмена массой, импульсом и энергией между каналами, на которые разбивается рассматриваемая геометрия системы. Для теплогидравлического анализа таких систем развита методика "поканального" теплогидравлического анализа. Для практических приложений используются различные уровни моделирования двухфазного потока, требующие большого количества замыкающих соотношений. Важным аспектом поканальных моделей является описание различных механизмов и характеристик межканального обмена массой, импульсом и энергией вследствие микротранспорта (молекулярная диффузия и мелкомасштабные турбулентные вихри), макротранспорта (крупномасштабный турбулентный обмен, конвективный естественный и вынужденный обмен, дрейф пара). В настоящее время отсутствует полная система замыкающих соотношений для трехмерных теплогидравлических моделей процессов с кипением жидкого металла в ТВС активной зоны РБН. Теплогидравлический код применительно к анализу условий охлаждения системы параллельных ТВС в активной зоне РБН в режиме естественной конвекции - не развит. Таким образом, осуществление моделирования процесса теплообмена и устойчивости циркуляции двухфазных потоков натрия в системе параллельных ТВС активной зоны РБН в режимах с малыми скоростями циркуляции при аварийном расхолаживании реакторов является актуальной задачей. Целью диссертационной работы является осуществление моделирования условий теплообмена и устойчивости циркуляции при кипении жидкого металла в системе параллельных ТВС акгивной зоны РБН в режиме с малыми скоростями при естественной конвекции теплоносителя применительно к режиму аварийного расхолаживания. ТВС активной зоны РБН при малых скоростях естественной циркуляции применительно к режиму аварийного расхолаживания. ТВС активной зоны при кипении натрия в режиме нестационарной естественной конвекции применительно к режимам аварийного расхолаживания реакторов БН-0 и БН-0. Достоверность полученных результатов исследований подтверждается тестированием кода SAT, сравнением результатов расчетов по коду SAT и кодам-аналогам и с данными экспериментальных исследований гидродинамики и теплообмена при отключении циркуляционных насосов и срабатывании аварийной защиты, а также результатами экспериментальных исследований теплообмена в циркуляционном контуре с системой параллельных ТВС в режиме естественной конвекции. ТВС активной зоны натурного РБН при возникновении и развитии кипении натрия в режиме аварийного расхолаживания.