Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Течение и теплоперенос в пучках стержневых твэлов водоохлаждаемых реакторов с модифицированными сотовыми дистанционирующими решетками

23.10.2015 2015 - №03 Теплофизика и теплогидравлика

В.Г. Крапивцев П.В. Марков В.И. Солонин

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2015.3.10

УДК: 621.039.517

Рассматривается течение и перенос тепла в потоках теплоносителей, охлаждающих пучки стержневых тепловыделяющих элементов ядерных реакторов (твэлов), дистанционированных модифицированными сотовыми решетками. Решетки разработаны ОАО «Машиностроительный завод» (г. Электросталь) и отличаются от штатных наклоном упругих пуклевок, контактирующих с наружной поверхностью оболочек твэлов. При течении теплоносителя в объеме таких ячеек в потоке возникают тангенциальные компоненты вектора скорости, ориентированные согласно направлению наклона пуклевок. Комплектуя поле решетки ячейками различной или одинаковой геометрии, можно создать различные вторичные течения в пучках стержней за решеткой. Рассмотрены решетки, создающие вторичные течения типа «закрутка вокруг твэла» и «порядная прогонка». Исследование проводилось методами вычислительной гидродинамики с валидацией результатов расчетов по данным аэродинамических экспериментов. Описаны механизмы формирования вторичных течений за решетками, даны количественные оценки их интенсивности. Приведены данные о коэффициентах гидравлического сопротивления решеток при различных числах Рейнольдса как в условиях течения слабосжимаемого изотермического потока воздуха, так и при параметрах, характерных для теплоносителей первого контура реактора ВВЭР-1000. Выполнен анализ интенсификации перемешивания теплоносителя за решетками методом теплового следа при различных граничных условиях. Сделан вывод о возможности и эффективности применения модифицированных сотовых дистанционирующих решеток для выравнивания температурных неоднородностей в потоке теплоносителя за счет создания направленного конвективного переноса.

Ссылки

  1. Логвинов С.А., Безруков Ю.А., Драгунов Ю.Г. Экспериментальное обоснование тепло-гидравлической надежности реакторов ВВЭР. – М.: Академкнига, 2003. – 157 с.
  2. Перепелица Н.И. Дистанционирующие решетки с локальными завихрителями для тепловыделяющих сборок PWR. // Атомная техника за рубежом. 2006, № 1. С. 3 – 7.
  3. Перепелица Н.И. Дистанционирующие решетки со смесительными лопатками для тепловыделяющих сборок PWR. // Атомная техника за рубежом. 2006, № 2. С. 3 – 8.
  4. Рыжов С.Б., Мохов В.А., Васильченко И.Н., Кобалев С.Н., Вьялицын В.В., Мальчевский Д.В. Способ и устройство перемешивания теплоносителя в тепловыделяющих сборках ядерного реактора. / Пат. 2391725 РФ. Заявитель и патентообладатель ОАО «ОКБ Гидропресс». – № 200813841206; заявл. 29.09.2008; опубл. 10.06.2010.
  5. Дмитриев С.М., Бородин С.С., Ершов А.Н., Легчанов М.А., Нырков Д.А., Солнцев Д.Н., Хробостов А.Е. Экспериментальные исследования эффективности перемешивания теплоносителя в обоснование выбора оптимальной конструкции ТВСА для внедрения в реакторы типа ВВЭР // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2009, № 1. С. 88 – 97.
  6. Бабенко Ю.Н., Верещак В.Г., Иванов А.В., Одинцов Н.В., Петров И.В., Цирин С.И., Перепелица Н.И., Пометько Р.С., Солонин В.И. Структура решетки для тепловыделяющей сборки ядерного реактора. / Пат. 2389091 РФ. Заявитель и патентообладатель ОАО «Машиностроительный завод». – № 200814561906; заявл. 19.11.2008; опубл. 10.05.2010.
  7. Крапивцев В.Г, Солонин В.И., Цирин С.И. Организация конвективного переноса в пучке твэлов за сотовыми решетками для водо-водяных энергетических реакторов. // Известия вузов. Машиностроение. 2011, № 4. С. 7 – 12.
  8. Марков П.В. Интенсификация перемешивания в ТВС водоохлаждаемых реакторов сотовыми перемешивающими решетками. // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2012, № 1. С. 117 – 125.
  9. STAR-CCM+, version 9.04. UserGuide (руководство пользователя), CD-adapco Group, 2014.

дистанционирующая решетка активная зона тепловыделяющий элемент интенсификация перемешивания вторичные течения вычислительная гидродинамика