Решение сопряженной задачи теплообмена для геометрически неоднородных сборок твэлов реакторов с жидкометаллическим теплоносителем

• Автор: Шелегов, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения

Введение
ГЛАВА 1. Гидродинамика и теплообмен в сборках стержневых твэлов, охлаждаемых жидкометаллическими

теплоносителями.

1.1. Особенности расчета гидродинамики различных каналов

1.2. Неравномерности температуры по периметру твэлов в ТВС с номинальной геометрией в случае развитого

турбулентного течения

1.3. Коэффициенты межканального . обмена теплом в каналах сложной формы.

1.4. Методы теплогидравлического расчета тепловыделяющих сборок быстрых реакторов

ГЛАВА 2. Модифицированный метод суперпозиции температур. Методика расчета

2.1. Постановка сопряженной задачи теплообмена для сборки тепловыделяющих элементов.
2.2. Постановка задачи для тепловыделяющего элемента внутренняя задача.
2.3. Постановка задачи для теплоносителя внешняя задача
2.4. Расчетная система уравнений.
2.5. Методика расчета с учетом осевых перетечек тепла в тепловыделяющих элементах.
ГЛАВА 3. Определение откликов температур внутренней и внешней задач.
3.1. Нахождение откликов температур внутренней задачи
3.2. Определение откликов температур внешней задачи
3.2.1. Постановка задачи и метод расчета
3.2.2. Особенности построения конечноэлементной сетки.
Результаты расчета.
ГЛАВА 4. Использование методики точечного источника тепла
для расчета температурных полей в сборках стержневых твэлов,
охлаждаемых жидкометаллическим теплоносителем.
4.1. Сведения о конструкции модельных сборок и
экспериментальных данных, использованных для отработки методики.
4.2. Температурное поле имитатора твэла однородной модельной сборки без дистанционирующсй решетки
4.3. Расчет температурного поля в районе дистанционирующей решетки.
4.4. Температурные поля в сборке имитаторов твэлов с двумя дистанционирующими решетками
4.5. Расчет температурного поля имитатора твэла, расположенного на границе подзон бс11 , и зс11, с разными диаметрами и энерговыделениями имитаторов
Заключение
Список используемой литературы


Сам метод суперпозиции состоит в нахождении температурных полей от отдельных источников и последующем алгебраическом суммировании этих полей. В настоящей работе пойдет речь о методике, использующей модифицированный принцип суперпозиции температур, на основе которой был разработан расчетный код СОЫТАСТ-М, который позволяет рассчитывать поля температур и тепловых потоков в сборке стержневых твэлов быстрых реакторов в сопряженной постановке задачи (твэл -теплоноситель) без проведения экспериментов по определению температурного поля от действия точечного источника тепла для теплоносителя. Учитывая вышеизложенное, представляется актуальной разработка методики решения сопряженной задачи теплообмена для сборок любого числа твэлов, охлаждаемых жидкометаллическими теплоносителями и имеющих различные геометрические неоднородности и дефекты. Практическая ценность работы заключается в разработке методики решения сопряженной задачи теплообмена для сборок твэлов путем численного решения внешней задачи (для теплоносителя). На основе этой методики разработан программный комплекс СОЫТАСТ-М для расчета пространственных полей температур и тепловых потоков в сборках с любым количеством твэлов, охлаждаемых жидкометаллическим теплоносителем, с учетом внутренней структуры твэлов (включая наличие дефектов) и возможных отложений с высоким термическим сопротивлением на их поверхности, характера тепловыделений в твэлах и в теплоносителе, осевых перетечек тепла и геометрических неоднородностей. Разработанная методика и основанный на ней программный комплекс СОЫТАСТ-М могут рассматриваться как существенное дополнение и развитие известных расчетных методик применительно к случаям, когда необходимо учитывать особенности внутренней структуры твэлов. Данная методика использована для обоснования безопасности проектных решений по реакторам, охлаждаемым жидкометаллическим теплоносителем (проект БРЕСТ-ОД-0). Кроме того, она может быть использована и для конструкторских проработок топливных сборок других типов новых реакторов, а также для расчетных оценок температурных режимов сборок действующих реакторов, в которых всегда происходит накопление эксплуатационных дефектов. Результаты работы используются в ГГЩ РФ-ФЭИ, а также в учебном процессе на физико-энергетическом факультете Обнинского государственного технического университета атомной энергетики (ИАТЭ). Результаты и практические рекомендации по формированию температурных полей в ТВС реактора со свинцовым теплоносителем. Апробация работы. XII Международной Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А. VII Международной конференции “Безопасность АЭС и подготовка кадров”, г. Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных и 2 рукописных работы, выпущено три научно-технических отчета, выполненных в рамках хоздоговоров между ИАТЭ, НТА “АКТИС” и НИКИЭТ применительно к проекту БРЕСТ-ОД-ЗОО. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка используемой литературы из наименований. Общий объем работы 0 страниц, из них 9 страниц основного текста, 5 таблиц, рисунков. В главе 1 формулируется проблемная область исследований, связанных с теплогидравлическим обоснованием активных зон реакторов, охлаждаемых жидкометаллическими теплоносителями. Приводится обзор существующих методик расчета полей скоростей и температур в сборках стержневых твэлов сложной геометрии. В главе 2 приведена методика решения сопряженной задачи теплообмена для сборки стержневых твэлов, основанная на модифицированном принципе суперпозиции температур от действия локального источника тепла. Данная методика предполагает разбиение сопряженной задачи на две: для твэлов (внутренняя задача) и для теплоносителя (внешняя задача), объединение которых осуществляется условием сопряжения на границе твэл - теплоноситель. В главе 3 изложены методы численного решения внутренней и внешней задач. Решение обоих задач предполагает нахождение функций влияния от действия локального источника тепла (откликов температур).