Русский / English 
?php echo $word_institute;?>
INSTITUTERESEARCHPROJECTSSCIENCE AND EDUCATIONNEWSCONTACTS
 
Research » Development of methods and tools for calculated studies of NPP safety » Computational and experimental research projects » Computational and experimental investigations of thermophysical processes in nuclear facilities

COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF THERMOPHYSICAL PROCESSES IN NUCLEAR FACILITIES


Сотрудниками Новосибирского филиала ИБРАЭ РАН совместно со специалистами ИТ СО РАН в 2018—2019 гг. проведены экспериментальные исследования распределения напряжения трения на поверхности имитатора твэла, средней осевой и пульсационной скорости течения в канальных промежутках в 7-стержневых и 37-стержневых моделях ТВС, различающихся диаметром стержней и расстоянием между ними. Измерения выполнены для моделей ТВС с диаметрами стержней 9, 10, 15 мм и относительным расстоянием между ними, лежащим в диапазоне 1,2 — 1,45.

имитатор твэла, расчет теплофизики

Общий вид гидродинамического стенда и профиль проходного сечения рабочего участка с дистанционирующими элементами и имитаторами твэлов

Получены оцененные данные по осевому и аксиальному распределению касательного напряжения трения на поверхности и по периметру стержня — имитатора твэла, по распределению осевой осредненной и пульсационной скоростей жидкости по сечению ячейки, образованной соседними стержнями – имитаторами твэла в зависимости от диаметра стержня, относительного расстояния между стержнями, числа стержней при ламинарном, переходном и турбулентном режимах течения жидкости в ТВС. Выполнен анализ азимутальной неравномерности распределения напряжения трения на поверхности стержня — имитатора твэла в области, где отсутствует влияние дистанционирующих элементов. 

тепловыделяющая сборка, распределение напряжений трения 

Типичное распределение напряжения трения и пульсации трения вокруг имитатора твэла для одной из моделей ТВС в зависимости от режима течения жидкости 

Анализ и обобщение полученных результатов показывают пути оптимизации ТВС с точки зрения уменьшения гидравлического сопротивления и дополняют матрицу верификации расчётных кодов, в том числе CFD-кодов.

Совместно с ИТ СО РАН проведены экспериментальные исследования колебания имитатора твэла при течении водяного теплоносителя и модельного ТЖМТ в кольцевом канале с одним имитатором твэла и в 7-стержневой модели — имитаторе ТВС. Для измерения амплитудно-частотных характеристик имитатора твэла при его вибрации использована оригинальная методика, разработанная в ИТ СО РАН. Получены данные по вибрационным характеристикам (перемещение оси стержня, спектры колебаний) консольно и шарнирно-закрепленного одиночного стержня — имитатора твэла в потоке теплоносителя при различных длине стержня и расходах теплоносителя и поля распределения скорости течения при обтекании стержня — имитатора твэла продольным потоком  жидкости. 

имитатор твэла, течение теплоносителя

Схема рабочего участка с кольцевым каналом и пример амплитудно-частотной характеристики колебания одиночного имитатора твэла в зависимости от расхода жидкости через рабочий участок

В 2019 году проведены методические экспериментальные исследования по динамике плавления и перемещения расплава имитатора оболочки твэла в ТЖМТ на лабораторном стенде. Создание условий, моделирующих плавление оболочки имитатора твэла, выполнялось путем нагрева имитатора оболочки на модели топливного столба. Основной акцент в этих исследованиях был сделан на задаче перемещения расплава материала имитатора оболочки, поскольку направление и скорость его перемещения существенно влияют на характер протекания аварийной ситуации. В результате лабораторного моделирования определены эволюция расплава металлической оболочки модельного имитатора твэла в свинцово-висмутовом расплаве и жидком свинце, скорость всплытия фрагментов нержавеющей стали в расплаве свинца.

Верификация интегрального кода ЕВКЛИД/V2 на основе экспериментальных данных

Для коррекции расчетных моделей теплогидравлического модуля HYDRA-IBRAE/LM интегрального кода ЕВКЛИД/V2 в теплогидравлический код была интегрирована трехмерная многокомпонентная модель, подобная модели, которая используется в современных мультифизичных тяжелоаварийных кодах, например, в коде SIMMER-III(IV). Внедрение подобной опции позволит проводить улучшенную оценку процессов, сопровождающих разрушение а.з. в реакторах с жидкометаллическим теплоносителем. 
Для оценки возможности интегрального кода ЕВКЛИД/V2 моделировать процессы, важные с точки зрения безопасности РУ с нитридным топливом, разработана матрица верификации, подготовлены аналитические тесты и проведена систематизация результатов экспериментальных исследований по диссоциации нитридного и СНУП-топлива, выполненных в НИЯУ МИФИ, АО «ВНИИНМ имени А.А. Бочвара» и РФЯЦ-ВНИИТФ. В частности, разработана матрица верификации для РУ БРЕСТ-ОД-300 с нитридным топливом. Аналитические тесты включают в себя тесты по проверке корректности решения тепловой задачи в нитридном топливе при отсутствии диссоциации и при ее наличии, по определению скорости образования расплава урана и скорости потери массы, а также по вычислению скорости движения расплава урана.  

расчетный код ЕВКЛИД, теплогидравлический код, матрица верификации

Сравнение расчетов и экспериментов для температуры 1800°С

 

Основные публикации в 2019 году

© Отдел теплофизики и физической гидродинамики
Новосибирского филиала ИБРАЭ РАН



Теги: жидкометаллический теплоноситель расчетный код ЕВКЛИД реактор на быстрых нейтронах теплогидравлика
IBRAE RAN © 2013 Site map | Feedback