Основные особенности и опыт применения методики ОКБ «Гидропресс» для расчета параметров перемешивания в корпусе реактора типа ВВЭР при подаче воды из САОЗ В.И.Каширин, В.В.Петров, В.Г.Федосов, В.А.Янчук ОАО «Ижорские заводы» В.Г.Сидоров ФГУП «СПб АЭП» Санкт-Петербург, 2007 г.

Для постановки граничных условий при расчете нестационарных температурных полей узлов корпуса реактора, как правило, используются результаты расчетов переходных и аварийных режимов, полученные с использованием одномерных теплогидравлических кодов. В случаях стагнации циркуляции теплоносителя в первом контуре и подачи системами безопасности холодной воды в корпус реактора приходится использовать специальные методики, позволяющие учитывать неполное перемешивание холодной воды с теплоносителем. В ОКБ ОАО «Ижорские заводы» был разработан пакет программ, реализующих методику определения теплогидравлических параметров в областях перемешивания теплоносителя и воды системы охлаждения реактора при авариях с течью, разработанную ОКБ «Гидропресс» и опубликованную в научно-техническом сборнике «Вопросы атомной науки и техники». Пакет программ позволяет получить на выходе текстовый файл, содержащий набор команд задания граничных условий программного комплекса COSMOS/M для расчета нестационарных температурных полей.

Процесс работы с пакетом программ можно разбить на три этапа: подготовка исходных данных в программном комплексе COSMOS/M; проведение расчета граничных условий; формирование исходных данных для проведения последующего расчета нестационарного температурного состояния в программном комплексе COSMOS/M. Все исходные данные, необходимые для расчета и задания граничных условий, можно разделить на две группы: геометрические; теплогидравлические.

К группе геометрических параметров относятся : номера заданных объемных элементов; номера узлов и номера граней этих элементов, образующих внутреннюю поверхность корпуса реактора и патрубков ГЦТ и САОЗ; внутренний диаметр корпуса реактора, внутренние диаметры патрубков ГЦТ и САОЗ. Эти параметры задаются пользователем или формируются автоматически при построении конечно-элементной модели корпуса реактора в программном комплексе COSMOS/M.

К группе теплогидравлических параметров относятся : расчетные моменты времени аварийного режима; давление в реакторе; температура теплоносителя; температура стенки; высота уровня теплоносителя в камерах реактора; массовый расход холодной воды из САОЗ. Эти параметры задаются пользователем и являются результатами расчета аварийного режима по одномерному теплогидравлическому коду.

Проведение расчета граничных условий может быть разбито на следующие этапы: формирование файлов координат центров элементов; непосредственно расчет граничных условий для патрубков ГЦТ и САОЗ и соответствующей части корпуса; микширование граничных условий рассчитанных для каждого патрубка в единое состояние для всего расчетного узла. Процедура микширования заключается в определении значений граничных условий для каждого элемента внутренней поверхности расчетного узла с использованием значений, рассчитанных для отдельных патрубков.

Конечно-элементная модель зоны патрубков реактора Конечно-элементная модель зоны патрубков реактора

Результаты расчета перемешивания теплоносителя и холодной воды, подаваемой в корпус реактора ВВЭР-1500 системами САПР и САОЗ в режиме малой течи первого контура Распределение температур на внутренней поверхности корпуса реактора.

Результаты расчета перемешивания теплоносителя и холодной воды, подаваемой в корпус реактора ВВЭР-1500 системами САПР и САОЗ в режиме малой течи первого контура Распределение КТО на внутренней поверхности корпуса реактора.

Результаты расчета нестационарных температурных полей в режиме малой течи первого контура

Краткая информация о методике ОКБ «Гидропресс». Методика определения подогрева заливаемого теплоносителя ОКБ «Гидропресс» основана на эмпирических соотношениях, полученных при обобщении опытных данных по подогреву в опускном канале на стендах и на реакторе ВВЭР-440 Кольской АЭС. При определении подогрева в опускном канале в качестве определяющих параметров были приняты критерий Фруда и критерий гомохронности:

Краткая информация о методике ОКБ «Гидропресс». Из анализа всей совокупности опытных данных получены эмпирические зависимости для температуры в опускном канале: Для расчета подогрева заливаемой жидкости в патрубке залива рекомендовано использовать соотношения (1) и (2) в предположении x=0.25 и равенства температуры в ручье температуре на оси струи, рассчитанной по соотношению (3) или (4).

Модель высокого давления корпусного реактора ВВЭР 1,2,3,4-различные варианты расположения сопел заливки, 5-корпус модели, 6-имитатор подъемной шахты реактора, 7-опускной канал, 8-подводящий трубопровод, 9-электрический нагреватель, I-IV-расположение термопар в подводящем трубопроводе

Распределение относительной температуры по высоте сечения модели трубопровода при отсутствии общеконтурной циркуляции сечение l/d=1,13; 1 - сопло 1, tгор = 241 °С, tзал = 24 °С, Gзал = 0,045 кг/с; 2 - сопло 2, tгор = 254 °С, tзал = 20 °С, Gзал = 0,04 кг/с, 3 - сопло 3, tгор = 238 °С, tзал = 22 °С, Gзал = 0,041 кг/с; 4 - сопло 4, tгор = 225 °С, tзал = 21 °С, Gзал =0,037 кг/с; сопло 1, tгор = 246 °С, tзал =19 °С, Gзал = 0,081 кг/сек, 1, 2, 3 – сечения измерения I, III, IV

Методика расчета подогрева заливаемой борированой воды в циркуляционном трубопроводе Вовлечение горячей воды струей заливаемой жидкости осуществляется только до ее контакта со слоем стекающей жидкости, подогрева и смешения при течении в слое нет Изменение высоты слоя по длине трубопровода на участке от сопла до слива рассчитывается из уравнения Бернулли с учетом действия сил трения Для определения высоты слоя на сливе в опускной канал используется эмпирическая зависимость: Гидравлический коэффициент трения о стенку Re < 2300 Re > 2300 Гидравлический коэффициент межслоевого трения (Нетюхайло А.П., Шеренков И.А.) при F < 150 при F > 1650 Подогрев на струйном участке течения (Абрамович Г.Н.) начальный участок круглой струи a = 0,076 – коэффициент структуры струи основной участок круглой струи

Расчет подогрева в трубопроводе по программе LOTOK Отношение опытных данных и рассчитанных значений относительного подогрева Сплошная линия - расчет пунктирные линии - отклонение 15 %

Подогрев струи жидкости при ее движении от сопла заливки до нижней образующей трубопровода в среде насыщенного пара Сплошная линия – расчет по зависимости (2), штриховая линия – расчет по зависимости (1) Зависимость Исаченко В.П. (1) Зависимость Кутателадзе С.С., Боришанского В. М. (2)

Спасибо за внимание