Особенности работы горизонтального парогенератора при естественной циркуляции теплоносителя в первом контуре.

 

Соколов В.Г., Благовещенский А.Я.

 

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет.

 

Прошедшие несколько десятилетий с момента начала освоения атомной энергетики у нас и за рубежом характеризуется формированием концептуальных положений в решении проблемы обеспечения надёжности и безопасности реакторных установок (РУ).

Необходимость снятия остаточных энерговыделений в активной зоне при самых тяжёлых авариях обусловила широкий размах исследований для внедрения режимов естественной циркуляции теплоносителя (ЕЦТ) первого контура. Если на начальной стадии развития этого вида энергетики ЕЦТ проявлялась лишь как скрытое средство циркуляции без проведения глубоких исследований и внедрения этих режимов как штатных, то в наше время концепция безопасности РУ использует ЕЦТ в качестве основного “компонента”. Однако не все вопросы, касающиеся этих режимов, можно считать решенными.

Режимы, базирующиеся на ЕЦТ, требуют всесторонних исследований. Это относиться как к эксплуатируемым АЭС, так и к новым проектам. Особенностью отечественных проектов РУ с ВВЭР по сравнению с зарубежными является использование горизонтальных парогенераторов. Практический интерес представляет изучение закономерностей распределения расхода теплоносителя по горизонтальным рядам труб парогенераторов в условиях ЕЦТ. Вид этого распределения существенно различается при принудительной и естественной циркуляции. Это объясняется определяющим влиянием нивелирной составляющей в горячем и холодном коллекторах на изменение перепада давлений между торцами трубок. При определенных условиях в нижних трубках ПГ возможно обратное движение теплоносителя.

Как показывают расчеты в парогенераторе ПГВ-1000 реакторной установки ВВЭР-1000 в нижних рядах трубок опрокидывание циркуляции будет иметь место. В обратном направлении работает 10% рядов трубок с расходом через них около 2%.

Большая гидравлическая неравномерность в трубках парогенератора при ЕЦТ приводит к снижению эффективности теплопередающей поверхности, может неблагоприятно влиять на различные элементы парогенератора в результате возникающих дополнительных температурных напряжений металла, способствует увеличению гидравлического сопротивления ПГ по сравнению с расчетным. Расчеты показывают, что влияние опрокидывания на величину коэффициента гидравлического сопротивления ПГ составляет около 45%. Однако из-за малой доли сопротивления парогенератора в сопротивлении контура влияние опрокидывания на тепловую мощность РУ не превышает 1.5%.

В рядах с опрокидыванием на границе зоны опрокидывания можно ожидать периодической смены направления движения теплоносителя, в связи с малыми шагами установки трубок по вертикали. При этом возникнут переменные температурные напряжения в месте заделки труб в горячем коллекторе с необходимостью анализа вопросов усталостной прочности металла. В виду сложности этот вопрос требует экспериментального исследования.