Теплогидравлические исследования щелочных жидкометаллических теплоносителей в обоснование ядерных энергетических установок

20.06.2022 2022 - №02 Теплофизика и теплогидравлика

Ю.А. Кузина А.П. Сорокин В.Н. Дельнов Н.А. Денисова Г.А. Сорокин

https://doi.org/10.26583/npe.2022.2.05

Представлены и обсуждаются результаты экспериментальных и расчетных исследований, полученные авторами, по гидродинамике и теплообмену в тепловыделяющих сборках твэлов активной зоны быстрых реакторов с щелочными жидкометаллическими теплоносителями, экспериментальные данные по гидродинамике проточных частей коллекторных систем теплообменников и реакторов. Изложены результаты исследований внутрибаковой циркуляции теплоносителя, полученные с использованием развитой теории приближенного моделирования полей скорости и температуры неизотермического теплоносителя в первом контуре реактора на быстрых нейтронах, демонстрирующие устойчивую стратификацию и термопульсации в теплоносителе. Приведены результаты экспериментального и расчетного моделирования процесса кипения щелочных жидких металлов на моделях тепловыделяющих сборок при развитии аварийной ситуации, связанной с нарушением нормальной эксплуатации при одновременном прекращении энерговыделения всех главных циркуляционных насосов и отказом органов аварийного останова реактора. Сформулированы задачи дальнейших исследований, решение которых актуально для развития жидкометаллической технологии, вытекающие из необходимости повышения безопасности, экономичности, экологичности, надежности и продления ресурса работающих и создаваемых ЯЭУ.

Ссылки

1. Ефанов А.Д., Козлов Ф.А., Рачков В.И., Сорокин А.П., Черноног В.Л. Научная школа ГНЦ РФ – ФЭИ «Тепло- и массоперенос, физическая химия и технология теплоносителей в энергетических системах». / Научно-технический сборник «Итоги научно-технической деятельности института ядерных реакторов и теплофизики за 2014 г.» под общей редакцией А.П. Сорокина, А.А. Труфанова, Т.Н. Верещагиной. – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2015. – С. 24-51.
2. Теплофизическая стендовая база атомной энергетики России и Казахстана. / Под ред. Першукова В.А., Архангельского А.В., Кононова О.Е., Сорокина А.П. – Саров: ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ», 2016. – 160 с.
3. Рачков В.И., Арнольдов М.Н., Ефанов А.Д., Калякин С.Г., Козлов Ф.А., Логинов Н.И., Орлов Ю.И., Сорокин А.П. Использование жидких металлов в ядерной, термоядерной энергетике и других инновационных технологиях. // Теплоэнергетика. – 2014. – №
4. – С. 20-30. DOI: https://doi.org/10.1134/S0040363614050087 .
5. Пономарев/Степной Н.Н. Двухкомпонентная ядерная энергетическая система с замкнутым ядерным топливным циклом на основе БН и ВВЭР. // Атомная энергия. – 2016. – Т. 120. – Вып. 4. – С. 183-191. Электронный ресурс: https://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/713/921 (дата доступа 05.12.2021).
6. Сорокин А.П., Кузина Ю.А., Денисова Н.А. Гидродинамика турбулентных потоков в ТВС быстрых реакторов (поле скорости и микроструктура турбулентности). // ВАНТ. Сер. Ядерно/реакторные константы. – 2021. – № 2. – С. 139-166. Электронный ресурс: https://vant.ippe.ru/year2021/2/thermal-physics-hydrodynamics/2001-10.html (дата доступа 05.12.2021). DOI: https://doi.org/10.55176/2414-1038-2021-2-139-166 .
7. Рачков В.И., Сорокин А.П., Жуков А.В. Теплогидравлические исследования жидкометаллических теплоносителей в ядерных энергетических установках. // Теплофизика высоких температур. – 2018. – Т. 56. – № 1. – С. 121-136. DOI: https://doi.org/10.7868/S0040364418010143 .
8. Сорокин А.П., Кузина Ю.А. Физическое моделирование процессов гидродинамики и теплообмена в ЯЭУ с жидкометаллическими теплоносителями. // Теплоэнергетика. – 2019. – № 8. – С. 1-9. DOI: https://doi.org/10.1134/S0040363619080095 .
9. Жуков А.В., Сорокин А.П., Матюхин Н.М. Межканальный обмен в ТВС быстрых реакторов (расчетные программы и практическое приложение). – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 224 с.
10. Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. Особенности гидродинамики проточных частей коллекторных систем теплообменников и реакторов ЯЭУ. – Саров: ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ», 2016. – 216 с.
11. Дельнов В.Н., Габрианович Б.Н., Юрьев Ю.С. Заявка на открытие: № 670 от 17.04.2019. Приоритет открытия: 26.11.2012. Диплом на открытие МААНОиИ № 518. Закономерность распределения жидкости на выходе из проточных частей раздающих коллекторных систем.
12. Дельнов В.Н. Заявка на открытие: № А-678 от 25.02.2021. Приоритет открытия: 2018. Диплом на открытие МААНОиИ № 524. Явление возникновения гидродинамической идентичности в раздающих коллекторных системах.
13. Опанасенко А.Н., Сорокин А.П., Труфанов А.А., Денисова Н.А., Свиридов Е.В., Разуванов Н.Г., Загорский В.Г., Беляев И.А. Экспериментальные исследования температуры и скорости теплоносителя на интегральной водяной модели быстрого реактора в разных режимах работы. // Атомная энергия. – 2017. – Т. 123. – Вып. 1. – С. 21-27. Электронный ресурс: https://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/550/529 (дата доступа 05.12.2021).
14. Грабежная В.А., Михеев А.С. Опыт экспериментального обоснования парогенераторов АЭС с быстрыми реакторами. // Атомная энергия. – 2015. – Т. 119. – Вып. 2. – С. 87-94. Электронный ресурс: https://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/765/744 (дата доступа 05.12.2021).
15. Сорокин А.П., Кузина Ю.А., Иванов Е.Ф. Особенности теплообмена при кипении жидкого металла в аварийных режимах в ТВС быстрых реакторов. // Атомная энергия. – 2019. – Т. 126. – Вып. 2. – С. 69-78. Электронный ресурс: https://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/2527/2828 (дата доступа 05.12.2021).
16. Сорокин А.П., Кузина Ю.А., Иванов Е.Ф. Теплообмен при кипении жидкометаллических теплоносителей в ТВС быстрых реакторов в аварийных режимах. // ВАНТ. Сер. Ядерно-реакторные константы. – 2018. – № 3. – C. 176-194. Электронный ресурс: https://vant.ippe.ru/year2018/3/thermal-physics-hydrodynamics/1548-17.html либо https://vant.ippe.ru/en/year2018/3/thermal-physics-hydrodynamics/1527-17.html (английская версия) (дата доступа 05.12.2021).
17. Сорокин А.П., Иванов Е.Ф., Кузина Ю.А., Денисова Н.А., Низовцев А.А., Привезенцев В.В., Сорокин Г.А. Экспериментальные и расчетные исследования теплообмена и устойчивости циркуляции при кипении жидких металлов в аварийных режимах в сборках реакторов на быстрых нейтронах. // Теплоэнергетика. – 2021. – № 10. – С. 24-36. DOI: https://doi.org/10.1134/S0040363621090095 .
18. Кириллов П.Л., Бобков В.П., Жуков А.В., Юрьев Ю.С. Справочник по теплогидравлическим расчетам в ядерной энергетике. Т. 1. – М.: ИздАТ, 2010. – 770 с.

щелочные жидкие металлы быстрые реакторы гидродинамика теплообмен активная зона бак реактора раздающая коллекторная система парогенератор кипение

Ссылка для цитирования статьи: Кузина Ю.А., Сорокин А.П., Дельнов В.Н., Денисова Н.А., Сорокин Г.А. Теплогидравлические исследования щелочных жидкометаллических теплоносителей в обоснование ядерных энергетических установок. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2022. – № 2. – С. 49-61. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.2.05 .