Исследование зависимости теплопроводности газового зазора между оболочкой и топливной таблеткой от глубины выгорания и влияния на нейтроннофизические характеристики активной зоны

15.11.2018 2018 - №04 Физика и техника ядерных реакторов

С.Б. Выговский Ф.В. Груздов Р.Т. Аль Малкави

https://doi.org/10.26583/npe.2018.4.02

Представлены результаты исследований зависимости нейтронно-физических характеристик активной зоны реакторов ВВЭР-1000 (1200) от поведения теплопроводности газового зазора между оболочкой и топливной таблеткой при выгорании топлива. Целью исследований было уточнение зависимости теплопроводности газового зазора между оболочкой и топливной таблеткой от выгорания топлива по данным итогового отчета по безопасности для Бушерской АЭС и определение масштаба влияния этой зависимости на пространственное распределение нейтронного поля, на темпы накопления ксенона и связанные с этим кинетические и динамические характеристики реакторной установки. Приведены результаты расчета параметров, контролирующих теплотехническую безопасность активной зоны, при выгорании топлива для обобщенной топливной загрузки реактора ВВЭР-1000 при переходе на полуторагодичный топливный цикл. Приведены результаты численных исследований зависимости теплопроводности газового зазора между оболочкой и топливной таблеткой от выгорания. Показано, что влияние зависимости теплопроводности газового зазора от выгорания на стационарные характеристики невелико. Однако это влияние довольно существенно на темпы накопления ксенона, особенно для продленных топливных кампаний. В условиях реализации маневренных режимов, сопровождающихся ксеноновыми процессами в активной зоне, учет этой зависимости в инженерных кодах расчетной поддержки эксплуатации оборудования и ПМТ АЭС с ВВЭР-1000 (1200) становится важным и актуальным.

Ссылки

1. Эволюционное и инновационное развитие реакторных установок водо-водяного типа. Доклад директора – генерального конструктора ОКБ «Гидропресс» С.Б. Рыжова. Международный форум «АТОМЭКСПО 2010». Электронный ресурс: http://2010.atomexpo.ru/mediafiles/u/files/Present/7.5_ryzhov.pdf (дата доступа 04.04.2018).
2. Артемов В.Г., Артемова Л.М., Шемаев Ю.П. Исследование влияния выгорания топлива на теплофизические свойства твэла в совместных нейтронно-физических и теплогидравлических моделях. – г. Сосновый Бор: ФГУП НИТИ им. А.П. Александрова, 2007. – 10 c.
3. Ainscough J.B. Gap conduction in Zircaloy-Clad LWR fuel rods. – Paris (France): Committee of the Safety of Nuclear Installations OECD Nuclear Energy Agency, 1982. – 52 p.
4. Dean R.A. Thermal contact conductance between UO and zircaloy-2. – Westinghouse Electric Corporation, 1962. – 127 p.
5. Ainscough J.B., Hobbs W.R. The effects of gas composition and pressure on the thermal conductance of UO-Zircaloy interfaces under irradiation. – IAEA, Vienna, 1979. – PP. 23-36.
6. Rahgoshay M., Rahmani Y. Study of the Effects of Changing Burn-up and Gap Gaseous Compound on the Gap Convection Coefficient (in a Hot Fuel Pin) in WWER-1000 Reactor. – Tehran (Iran): Islamic Azad University, 2007. – PP. 93-95.
7. Rahgoshay M., Rahmani Y. Study of the Role of Gap Conductance Coefficient of Fuel on Increasing Safety in WWER-1000 Reactors. – Tehran (Iran): Islamic Azad University, 2011. – 12 p.
8. Выговский С.Б., Зимин В.Г., Чернов Е.В. Приложение к аттестационному паспорту № 182 от 28.10.2004. Программный комплекс ПРОСТОР (версия 1). – М.: НИЯУ «МИФИ», 2004. – 8 с.
9. Lucuta P.G., Matzke Hj, Hastings I.J. A pragmatic approach to modeling thermal conductivity of irradiated UO2 fuel: Review and recommendations // J. Nucl. Mater. – 1996. – Vol. 232. – PP. 166-180.
10. Wiesenack W. Separate Effect Studies at the Halden Reactor Project to Fuel Thermal Performance Modeling. Proc. of the Seminar on Thermal Performance of High Burn-up LWR Fuel, 3 – 6 March 1998. – Cadarache, France, NEA, 1998. – PP. 197-208. Электронный ресурс: https://www.oecd-nea.org/science/pubs/1998/1247-thermal-cadarache-1998.pdf (дата доступа 04.04.2018).
11. Tong L.S., Weisman J. Thermal Analysis of Pressurized Water Reactors. – Illinois (USA): American Nuclear Society, 1996. – 748 p.
12. Mesquita Amir Z., Rezende Hugo C., Costa Antonio Carlos L. da. Experimental determination of heat transfer coefficients in uranium zirconium hydride fuel rod. – Reactor and Irradiation Service, Centre of Nuclear Technology Development, Brazil, 2007. – 9 p.
13. Medvedev A., Bogatyr S., Kouznetsov V., Khvostov G., Lagovsky V., Korystin L., Poudov V. Fuel Rod Behaviour at High Burnup WWER Fuel Cycles. – M.: FSUE VNIINM, 2003. – 11 p.
14. Yousef I., Al Zabena A., Villarino E. Development of fuel rod thermal-hydraulic model for the thermal-hydraulic feedback in condor code. // Mecanica Computacional. – 2014. – Vol. XXXIII. – PP. 2969-2982.
15. Geelhood K.J., Luscher W.G. FRAPCON-3,5: A Computer Code for the Calculation of Steady-State Thermal-Mechanical Behavior of Oxide Fuel Rods for High Burnup. – Richland (USA): Pacific Northwest National Laboratory, 2014. – 152 p.
16. Kudrov A., Kuz’min A., Rakov Y. Effective Fuel Temperature of WWER-1000. – Tomsk (Russia): National Research Tomsk Polytechnic University, 2017. – 4 p. Электронный ресурс: http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/46017/1/doi.org-10.1051-matecconf-201714101030.pdf (дата доступа 04.04.2018).
17. Выговский С.Б., Груздов Ф.В., Аль Малкави Р.Т. Расчетное исследование зависимости нейтронно-физических характеристик активной зоны реакторов ВВЭР от температурного распределения в топливе и его влияния на параметры ксеноновых процессов в зоне. // Ядерная физика и инжиниринг. – 2016. – № 1. – С. 225-235.
18. Вейнберг А.М., Вигнер Е.П. Физическая теория ядерных реакторов. / Пер. с английского. – М.: Изд-во Иностранной литературы, 1961. – 733 с.
19. Бартоломей Г.Г., Бать Г.А., Байбаков В.Д., Алхутов М.С. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов. Учеб. пособие для вузов / Под ред. Г.А. Батя. – М.: Энергоиздат, 1982. – 511 с.

ВВЭР-1000 теплопроводность газового зазора глубина выгорания ксеноновые колебания реактивность доплер-эффект

Ссылка для цитирования статьи: Выговский С.Б., Груздов Ф.В., Аль М.Р. Исследование зависимости теплопроводности газового зазора между оболочкой и топливной таблеткой от глубины выгорания и влияния на нейтроннофизические характеристики активной зоны. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 4. – С. 20-30. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.4.02 .