Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Гидродинамические характеристики потока в пучке тепловыделяющих элементов ТВС реактора РИТМ атомной станции малой мощности

17.09.2026 2026 - №03 Теплофизика и теплогидравлика

С.М. Дмитриев Т.Д. Демкина А.А. Добров Д.В. Доронков А.Н. Пронин А.В. Рязанов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2026.3.06

УДК: 621.039

Приведены результаты экспериментального изучения гидродинамических характеристик потока в пучке тепловыделяющих элементов тепловыделяющей сборки (ТВС), предназначенной для активной зоны реактора РИТМ атомной станции малой мощности (АСММ). Эксперименты проводились на исследовательском стенде с воздушной рабочей средой с использованием теории гидродинамического подобия. Экспериментальная модель (ЭМ) – набор стержней со сложной, нерегулярной схемой расположения, имитирующий пучок тепловыделяющих элементов штатной ТВС. Оценка интенсивности поперечных течений потока за дистанционирующей решеткой (ДР) проводилась на основании анализа величин и топологии компонент вектора скорости, полученных путем применения пневмометрического метода измерения с использованием пятиканального датчика, а общая направленность поперечных течений потока определялась методом инжекции контрастной примеси. Опытные данные были представлены в виде картограмм и графических зависимостей безразмерных величин скорости и концентрации примеси. Результаты экспериментов позволили выявить неоднородность структуры поля осевой скорости потока в пучке тепловыделяющих элементов, а также направленность и интенсивность его поперечных течений. На периферии пучка фиксируются области низкой осевой скорости, сохраняющие свою структуру за ДР на расстоянии более чем L/dг ≈ 10. Различие величин осевой скорости в поле регулярных ячеек составило 10 – 15%. За ДР на расстоянии L/dг ≈ 10 на периферии и у центрального вытеснителя сохраняются вторичные поперечные течения потока низкой интенсивности, величина безразмерной поперечной скорости 0,08, а на их направленность оказывает влияние степень затеснения ячеек пластинами ДР. Общая структура поперечных течений потока и структура поля осевой скорости преимущественно обусловлены нерегулярным шагом расположения стержней в пучке, делающим зазоры между ними неодинаковыми и значительно изменяющим направленность поперечных течений, центральным вытеснителем, создающим два типа поперечных течений: вдоль своей поверхности и от нее в поле регулярных ячеек, а также использованием в конструкции ТВС чехла, что обусловило снижение осевой скорости потока на периферии и интенсифицировало вытеснение части потока с периферии в регулярные ячейки. Результаты исследований использованы специалистами АО «ОКБМ Африкантов» для обоснования инженерных решений при проектировании новых активных зон.

Ссылки

  1. Петрунин В.В. Реакторные установки для атомных станций малой мощности. Вестник Российской академии наук. 2021;91(6):528–540. DOI: https://doi.org/10.31857/S0869587321050182
  2. Беляев В.М., Большухин М.А., Пахомов А.Н., Хизбуллин А.М., Лепехин А.Н., Полуничев В.И., Вешняков К.Б., Соколов А.Н., Турусов А.Ю. Опыт создания первой в мире плавучей АЭС. Направления дальнейшего развития. Атомная энергия. 2020;129(1):37–43. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/3201
  3. Петрунин В.В., Шешина Н.В., Фатеев С.А., Кураченков А.В., Щекин Д.В., Брыкалов С.М., Безруков А.А. Научно-технические аспекты создания инновационной реакторной установки РИТМ-200Н для АСММ. Атомная энергия. 2023;134(12):3–11. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/5265
  4. Самойлов О.Б., Романов А.И., Галицких В.Ю., Захарычев А.А., Морозов О.А., Митрофанов А.В., Силаев В.Ю. Анализ опыта эксплуатации активных зон атомных ледоколов первого поколения. База данных в обоснование и развитие новых атомных ледоколов и плавучих энергоблоков. Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок. 2023;3(33):16–24.
  5. Зверев Д.Л., Фадеев Ю.П., Пахомов А.Н., Галицких В.Ю., Полуничев В.И., Вешняков К.Б., Кабин С.В., Турусов А.Ю. Реакторные установки для атомных ледоколов. Опыт создания и современное состояние. Атомная энергия. 2020;129(1):29–37. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/3200
  6. Романов А.И., Папотин В.Ю., Тутуркин М.Ю. Разработка активных зон для АСММ и ПЭБ. Текущее состояние и направления развития. ВАНТ. Сер.: Материаловедение и новые материалы. 2023;5:86–111.
  7. Зверев Д.Л., Самойлов О.Б., Морозов О.А., Захарычев А.А., Силаев В.Ю., Матяш П.Б., Вишнев А.Ю., Кашка М.М., Дарбинян О.Э. Активные зоны действующих атомных ледоколов. Судостроение. 2020;1:13–16.
  8. Кулаков Г.В., Ватулин А.В., Ершов С.А., Коновалов Ю.В., Морозов А.В., Савченко А.М., Сорокин В.И., Романов А.И., Морозов О.А., Шишин В.Ю., Шельдяков А.А. Разработка топлива для атомных станций малой мощности и плавучих энергоблоков, состояние и перспективы. ВАНТ. Сер.: Материаловедение и новые материалы. 2020;1:116–128.
  9. Захарычев А.А., Иксанова Г.Ш., Куприянов А.В., Осин А.Б., Петрунин В.В., Самойлов О.Б., Шипов Д.Л. Методические вопросы и некоторые результаты экспериментальных и расчетных исследований критических тепловых потоков в ТВС реактора РИТМ-200 для АСММ. Атомная энергия. 2021;130(2):63–68. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/4266
  10. Дмитриев С.М., Герасимов А.В., Добров А.А., Доронков Д.В., Пронин А.Н., Рязанов А.В., Солнцев Д.Н., Хробостов А.Е., Носков А.С., Самойлов О.Б., Швецов Ю.К., Шипов Д.Л. Экспериментальное исследование течения потока теплоносителя в активной зоне реактора ВВЭР с ТВСА. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2020;4:25–36. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.4.03
  11. Дмитриев С.М., Герасимов А.В., Добров А.А., Доронков Д.В., Пронин А.Н., Солнцев Д.Н., Хробостов А.Е., Швецов Ю.К., Шипов Д.Л. Гидродинамика и перемешивание теплоносителя в активной зоне реактора ВВЭР с тепловыделяющими сборками различных конструкций. Теплофизика и аэромеханика. 2019;26(6):897–912.
  12. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1973, 296 c.
  13. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена (процессы переноса в движущейся среде). М.: Высшая школа, 1974, 328 c.

активная зона тепловыделяющая сборка тепловыделяющий элемент поток осевая скорость поперечная скорость контрастная примесь поперечные течения

Ссылка для цитирования статьи: Дмитриев С.М., Демкина Т.Д., Добров А.А., Доронков Д.В., Пронин А.Н., Рязанов А.В. Гидродинамические характеристики потока в пучке тепловыделяющих элементов ТВС реактора РИТМ атомной станции малой мощности. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2026. – № 3. – С. 80-94. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2026.3.06 .

Открыть PDF файл