Актуальні проблеми забезпечення теплогідравлічної надійності перспективних ядерних реакторів з надкритичними параметрами

І. Г. Шараєвський, Н. М. Фіалко, А. В. Носовський, Л. Б. Зімін,
Т. С. Власенко, Г. І. Шараєвський

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України,
вул. Лисогірська, 12, Київ, 03028, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.21.1.2

Анотація

Відзначено суттєвий дефіцит достовірної інформації про фізичні особливості перебігу теплогідравлічних процесів в аварійних режимах тепловіддачі під час охолодження поверхні ТВЕЛ легководним теплоносієм із надкритичними термодинамічними параметрами, зокрема щодо фізики перебігу процесів теплообміну та гідродинаміки в навколокритичній області. Показано, що в цих умовах існує фізична невизначеність причин виникнення погіршеної тепловіддачі, що обмежує можливості створення ефективних розрахункових методик для надійного визначення верхньої межі безпечного форсування процесу тепловіддачі в активній зоні. Приділено увагу можливому виникненню на цій поверхні макромолекулярних ансамблів у вигляді псевдопарових утворень, що здатні спричинити аварійний режим псевдоплівкового кипіння. На основі наведених експериментальних даних різних авторів доведено існування достатньо глибокої фізичної аналогії між процесами теплообміну в надкритичній термодинамічній системі та недогрітого кипіння за докритичних параметрів теплоносія.

Ключові слова: ядерний реактор з легководним теплоносієм, надкритичні параметри, погіршений теплообмін, псевдокипіння теплоносія, турбулентні вихори, термоакустичні коливання, псевдоплівкове кипіння.

Список використаної літератури

1. Теплообмен в ядерных энергетических установках: учеб. пособие для ВУЗов / Б. С. Петухов, Л. Г. Генин, С. А. Ковалев; под ред. Б. С. Петухова. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Энергоатомиздат, 1986. — 472 с.

2. Pioro I. L. Heat transfer and hydraulic resistance at supercritical pressures in power engineering applications / I. L. Pioro, R. B. Duffey. — New York : ASME Press, 2007. — 334 p.

3. Петухов Б. С. Теплообмен при смешанной турбулентной конвекции / Б. С. Петухов, А. Ф. Поляков. — Москва : Наука, 1986. — 192 с.

4. Ветров В. И. Термодинамическая неустойчивость в каналах судовых энергетических установок при сверхкритических давлениях теплоносителя: автореф. дис. … канд. техн. наук / В. И. Ветров — Севастополь, 1983. — 25 с.

5. Кафенгауз Н. Л. О некоторых особенностях поведения жидкости при сверхкритическом давлении в условиях интенсивного теплообмена / Н. Л. Кафенгауз // Промышленная теплотехника. — 1986. — Т. 8, № 5. — С. 8–10.

6. Экспериментальное исследование полей скорости и температуры при нагревании турбулентного потока двуокиси углерода сверхкритического давления / Б. С. Петухов и др. — Ч. 1 (Отчет ИВТ АН СССР). — Москва, 1983. — Инв. № 0–284–004–46–03. — 181 с.

7. Попов В. Н. Разработка метода расчета теплообмена и сопротивления при турбулентном течении жидкости с переменными свойствами: автореф. дис. … докт. техн. наук / В. Н. Попов — Москва, 1986. — 40 с.

8. Разумовский В. Г. Теплоотдача и локальные геометрическиe характеристики гладких каналов при турбулентном течении воды сверхкритического давления / В. Г. Разумовский, А. П. Орнатский, Е. М. Маевский //Двухфазные потоки. Теплообмен и гидродинамика. — Ленинград : Наука, 1987. — С. 117–128.

9. Карташов К. В. Проведение теплогидравлических расчетов активной зоны реактора ВВЭР-СКД для разных схем течения теплоносителя при проектных режимах работы / К. В. Карташов, Г. П. Богословская // Вопросы атомной науки и техники. — Сер. Обеспечение безопасности АЭС. — 2012. — № 31. — С. 71–78.

10. Толубинский В. И. Теплообмен при кипении / В. И. Толубинский. — Киев : Наук. думка, 1980. — 316 с.

11. Knapp K. Free convection heat transfer to carbone dioxide near critical Point / K. Knapp, R. Sabersky // Int. Heat and Mass Transfer. — 1965. — Vol. 9, Nо. 1. — P. 41–51.

12. Теплофизика повреждений реакторных установок: монография / А. А. Ключников, И. Г. Шараевский, Н. М. Фиалко, Л. Б. Зимин, Н. И. Шараевская. — Чернобыль : ИПБ АЭС НАН Украины, 2013. — 528 с.

13. Экспериментальное исследование механизма псевдокипения в н-гептане / И. Т. Аладьев, В. Д. Васьянов, Н. Л. Кафенгауз и др. // Инж.-физ. журн. — 1976. —
T. 31, № 3. — С. 389–395.

14. Кафенгауз Н. Л. О механизме псевдокипения / Н. Л. Кафенгауз // Исследования по механике и теплообмену двухфазных сред. — Москва : Изд. ЭНИН, 1974. — С. 229–235.

15. Кафенгауз Н. Л. Теплоотдача к турбулентному потоку жидкости в трубах при сверхкритических давлениях / Н. Л. Кафенгауз // Инж.-физ. журн. — 1983. — Т., 44, № 1. — С. 14–19.

16. Орнатский А. П. Исследование закономерностей кризиса теплообмена и гидравлического сопротивления при поверхностном кипении воды в условиях вынужденного движения: автореф. дис … докт. техн. наук / Орнатский А. П. — Киев, 1968. — 50 с.

17. Шараєвський І. Г. Розпізнавання передаварійних теплогідравлічних процесів у водоохолоджуваних ядерних енергетичних реакторах: автореф. дис. … докт. техн. наук. — Київ : ІПБ АЕС НАН України, 2010. — 48 с.

18. Кафенгауз Н. Л. Обзор экспериментальных данных по исследованию термоакустических колебаний при теплоотдаче к турбулентному потоку жидкости в трубах / Н. Л. Кафенгауз // Вопросы тепломассопереноса в энергетических установках. — Москва : Изд. ЭНИН, 1974. — С. 106–130.

19. Аладьев И. Т. Влияние теплообмена на скорость звука в турбулентном потоке жидкости / И. Т. Аладьев, И. Н. Дышель, Н. Л. Кафенгауз // Теплофизика высоких температур. — 1981. — Т. 19, № 5. — С. 1108–1111.

Повна стаття(PDF)


Опубліковано
2020-12-16

Якщо стаття прийнята до друку в журналі «Ядерна енергетика та довкілля», автор має підписати угоду про передачу авторських прав. Угода надсилається на поштову (оригінал) або електронну адресу (сканована копія) Редакції журналу.

Всі матеріали поширюються на умовах ліцензії  Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому журналі.

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert