Математическое моделирование теплогидравлических процессов в реакторных установках с жидкометаллическим теплоносителем и бесчехловыми ТВС

• Автор: Веселов, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В АКТИВНЫХ ЗОНАХ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ.

1.1. Методы моделирования и программные коды

1.2. Теплогидравлика активных зон в поканальном приближении.

1.3. Описание тепловых и гидродинамических процессов с помощью моделей.

1.3.1. Модели турбулентности, используемые в кодах

1.3.2. Вычислительные ресурсы и характер сходимости при использовании различных моделей.

1.4. Приближение модель пористого тела

Выводы к главе 1

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ НЕЙТРОННОЙ КИНЕТИКИ И НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТРЕХМЕРНОЙ
ТЕПЛОГИДРОДИНАМИКИ
2.1. Модель пространственной нейтронной кинетики
2.2. Многоуровневая модель нестационарных трехмерных тепловых и гидродинамических процессов в активной зоне реакторов с однофазным
теплоносителем и бесчехдовыми ТВС.
Выводы к главе 2
3. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОДА 3
3.1. Анализ пространственновременных методов дискретизации и численного решения уравнений движения
3.2. Построение смещенных сеток в квадратной регулярной геометрии и дискретизация уравнений сохранения
3.3. Блоксхема программного комплекса 3.
Выводы к главе 3
4. ВЕРИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА РАСЧЕТ ТЕСТОВЫХ ЗАДАЧ И ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1. Стандартная тестовая задача ФЭИ
4.1.1. Общее описание экспериментальной модели
4.1.2. Методика проведения экспериментов
4.1.3. Обработка экспериментальных данных.
4.1.4. Сравнение расчетных данных с экспериментальными результатами.
4.2. Сравнение результатов расчета реактора БРЕСТЗОООД с расчетными проектными данными
4.2.1. Сценарии проектных аварийных режимов.
4.2.2. Результаты сравнительных расчетов полученных на программных
комплексах и .
Выводы к главе 4.
5. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АВАРИЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В А.З. РУ
БРЕСТ С ЦЕЛЬЮ ОБОСНОВАНИЯ ЕЕ БЕЗОПАСНОСТИ.
5.1. Общие сведения о реакторе БРЕСТ.
5.2. Аварийные ситуации, рассматриваемые при проектировании реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим охлаждением.
5.3. Стационарный режим работы реактора на полной мощности.
5.4. Ввод максимальной положительной реактивности ТОР .
5.5. Потеря принудительной циркуляции свинца
Выводы к главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Целью работы является разработка совместного нейтронно-физического и тепло-гидродинамического программного комплекса, учитывающего особенности компоновки активной зоны перспективных реакторов («широкая решетка» твэлов, бесчехловая компоновка ТВС, профилирование за счет проходного сечения, однофазный теплоноситель) и расчетные исследования по изменению полей температур и скоростей в активных зонах реакторов типа БРЕСТ в различных эксплуатационных и аварийных режимах. БРЕСТ- и определение предельно допустимых значений теплогидравлических параметров элементов активной зоны реактора БРЕСТ-, важных для обеспечения безопасности. Достоверность результатов подтверждается согласием экспериментальных и расчетных данных; сравнением проектных данных с полученными в результате работы; выявлением общих закономерностей, соответствующих теплогидравлическим процессам в каналах сложной формы при течении жидких металлов. Разработана уточненная математическая модель анизотропного пористого тела для решения инженерных задач расчета теплогилравлических процессов в активной зоне современных перспективных реакторов типа БРЕСТ, которая позволяет исследовать трехмерное нестационарное течение однофазного теплоносителя в активных зонах набранных из бесчехловых ТВС. Модель учитывает возможное изменение проходного сечения ТВС вплоть до его полной блокировки. На базе созданной математической модели разработана методика расчета и трехмерный компьютерный код THEHYCO-3Dt. Данный код был интегрирован в полномасштабный нестационарный нейтронно-физический и теплогидравлический программный комплекс SKETCH-THEHYCO, позволяющий проводить комплексный расчет стационарных, переходных и аварийных режимов, с учетом эффектов обратных связей. Проведены расчетные исследования по влиянию обратных связей по температурам топлива и теплоносителя, а также плотности теплоносителя. Подтверждены заложенные конструктивные особенности по безопасности активной зоны реактора, такие, как отрицательные коэффициенты реактивности по температуре топлива и теплоносителя. Для обоснования безопасности реакторной установки типа БРЕСТ- выполнены расчетные моделирования аварийных процессов LOF WS, ТОР WS и комбинация этих режимов. Получены новые данные по обоснованию проектных пределов. Дано количественное описание эффектов локального снижения температур при блокаде проходною сечения ТВС за счет наличия существенных боковых перетечек теплоносителя, образования вихрей и эффекта обратного течения. Разработанный программный комплекс был использован при выполнении НИР МГТУ им. Н.Э. Полученные результаты работы могут использоваться для обоснования безопасности активной зоны реакторов типа БРЕСТ, а также актуальны для исследования реакторов имеющих бесчехловую компоновку ТВС (ВВЭР). Модернизированную модель для описания теплогидродинамических процессов с учетом компоновки реакторов типа БРЕСТ. Полномасштабный совместный нестационарный трехмерный нейтронно-физический и тепло-гидродинамический программный комплекс для расчетных исследований полей температур, скоростей и давлений в активной зоне реакторов типа БРЕСТ. Полученные расчетные значения тепло-гидродинамических характеристик активной зоны реактора БРЕСТ-. Основные результаты работы опубликованы в печатных работах и ряде отчетов о НИР. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем диссертации - 6 страниц, включая рисунков, таблиц и список цитированной литературы из 9 наименований на страницах. Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются цели и задачи исследования, приводится общая характеристика работы. ТВС. Во второй главе - «Математическая модель пространственной нейтронной кинетики и нестационарной трехмерной теплогидродинамики» - описываются применяемые тепло- и нейтронно- физические модели. В третьей главе представлены анализ численных методов решения уравнений теплогидравлики и описание программного комплекса SKETCH-THEHYCO-3Dt, основанного на приближении модели пористого тела. В четвертой главе в целях верификации проводится сравнение результатов расчета стандартной тестовой задачи ФЭИ и результатов полученных при проектном расчете реактора БРЕСТ-ОД-ЗОО с использованием программного кода НЕСТАР, разработки НИКИЭТ. Рассматриваются аварии с блокадой проходного сечения и вводом положительной реактивности. Таблица 1.