Разработка методики расчета теплообмена в задаче локализации расплава активной зоны ВВЭР в подреакторной ловушке при тяжелой аварии на АЭС

• Автор: Чинь Кыонг
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Используемый численный метод, схема и архитектура

кодов ЫАЯАЬ.

1.1. Методы конечных разностей для решения системы дифференциальных уравнений в частных производных

1.2. Конечноэлементный метод контрольных объемов.

1.2.1. Применение метода конечных элементов к задачам гидродинамики и теплообмена.

1.2.2. Способы аппроксимации скорости и давления с учетом особенностей метода контрольных объемов

1.2.3. Решение обобщенною дЙнения конвективно

А V г .

диффузионного переноса методом контрольных объемов

1.2.4. Применение описанной модификации метода контрольного объема с одинаковым порядком аппроксимации скорости и давления для решения поставленных задач гидродинамики и теплообмена.
1.3. Базовые уравнения кода АРАБТЕМ
Глава 2. Моделирование взаимодействия кориума с наполнителем
и формирования инверсно стратифицированного бассейна расплава.
2.1. Исходные данные для расчетов.
2.2. Нагрев и плавление куска гематита, окруженного оксидными компонентами кориума.
2.2.1 Математическая модель
2.2.2 Результаты расчетов
2.3. Одномерная модель теплового взаимодействия кориума с
наполнителем
2.3.1 Математическая модель
2.3.2 Результаты расчетов
Глава 3. Численное исследование нестационарного теплового
состояния кориума после инверсии стратификации расплава.
3.1. Одномерная модель задачи.
3.2. Двумерная модель задачи
3.2.1 Расчеты с условием теплового излучения в серой среде.
3.2.2 Расчеты с условием теплового излучения в прозрачной среде
3.2.3 Граничные условия и структура ванны
расплава.
3.2.4. Метод решения.
Глава 4. Результаты расчетов теплового сосгояния кориума после
инверсии стратификации расплава.
4.1. Результаты расчетов по одномерной модели
4.2. Результаты расчетов по двумерной модели
Заключение.
Список использованной литературы


Разработать на основе анализа результатов интегрального эксперимента и ряда поддерживающих экспериментов методологию теоретического моделирования исследуемого явления. Разработать соответствующий расчетный код. При анализе тяжелых аварий основным является вопрос проплавлении корпуса реактора. Необходимо достаточно точно представлять возможные последствия проплавления корпуса с точки зрения нагрузок на контейнмент, а также основные временные характеристики процесса взаимодействия. Рассматривается сценарий полного обрушения и расплавления активной зоны. Твердые или жидкие обломки активной зоны попадают на дно корпуса реактора и нагреваются до температуры плавления корпусной стали. Если остаточное тепловыделение велико, а теплоотвод от таблеток недостаточен, происходит разогрев и расштвление таблеток топлива. Остаточное тепловыделение распределяется по нескольким каналам потерь: на отвод тепла к корпусу и к верхней поверхности расплава, на нагрев топливных таблеток и расплава. После расплавления таблеток расплав разогревается до температур, превышающих температуру ликвидуса кориума и начинается стадия высокотемпературного взаимодействия. Одним из основных факторов, определяющих эти процессы, является уровень и профиль распределения тепловыделения. Он зависит от выхода осколков деления и перемещения активных составляющих кориума за счет температурной и концентрационной конвекции. Определяющими факторами для процесса взаимодействия кориума с корпусом реактора также являются внешние граничные условия, т. Особую задачу представляет собой исследование физикохимического состояния среды (кориума) в процессе развития аварии, эволюции компонентного и фазового составов, физико-химического взаимодействия расплава с конструкционными материалами, включая и корпус реактора. Известно, что в расплаве кориума неизбежно расслоение на две составляющие - оксидную и металлическую, причем наблюдается значительное отличие в концентрации урана в той или другой фазах. К настоящему времени в России разрабатывается ряд компьютерных кодов и моделей для расчета процессов, сопровождающих взаимодействие кориума с корпусом реактора. Код расчета темпераіур состояния корпуса реактора разработан на основе пакета программ «РЕМТЕМ»[5|. С(дТ/ д {) + <1іу ( КЛ §гас! Х/ д{ - частная производная функции Т но времени I Данное уравнение рассматривается в пакете «РЕМТЕМ» в одномерной, двухмерной (в декартовых или цилиндрических координатах) или трехмерной геомеэрии. Основной язык программирования - ФОРТРАН -. Естественным недостатком кода является неопределенность эффективного коэффициента тсатопроводности кориума. Более того, использование в расчетах постоянного значения этого коэффициента по пространству (сложность аналитического или табличного представления зависимости К(х,у), каким-либо образом имитирующего процесс естественной конвекции) может привести к некорректным результатам прогнозирования места проплавления корпуса. Тогда оптимальной пространственной моделью является математическая модель, непосредственно описывающая естественную конвекцию кориума в полости днища корпуса реактора. В программном коде РАСПЛАВ реализованы физические модели, описывающие теплогидродинамические процессы взаимодействия, включая проблемы охлаждения расплава. Уравнения кода «РАСПЛАВ». Система уравнений, самосогласованно описывающая процессы тепломассопереноса в расплаве топлива включает нестационарные уравнения теплопроводности и гидродинамики несжимаемой жидкости. ГЛдТ дТ 1. ГЛ 1 д ( , т дтЛ д (,,т. С(П— + у— + -(гТ) +—. I - время; Т - температура ; р -плотность; с(Т)- теплоемкость; к(Т)-теплопроводность; к(Т)- объемная плотность тепловыделения ; и и V -соответствующие компоненты скорости. ЗиЛ д f . Приведенная система данных уравнений описывает ламинарную конвекцию расплава. Уточнение модели для турбулентных конвекций может проводиться за счет изменения. Модели турбулентности. Численное моделирование турбулентной конвекции в замкнутых объемах является в настоящее время трудной проблемой. Эго связано прежде всего с необходимостью построения адекватных моделей турбулентности.