Расчетное определение гидравлических характеристик модельной сборки реактора брест-од-300

 

Авдеев Е.Ф., Чусов И.А., Карпенко А.А., Лазикян Д.С.

 

Обнинский государственный технический университет атомной энергетики, г. Обнинск

 

На кафедре “Теплофизика” ИАТЭ разрабатывается интегральный подход к расчету температурных полей теплоносителя в активной зоне с бесчехловыми ТВС на основе струйной модели, которая впервые была доложена на Круглом столе 2 РНКТ [1]. Предлагается применить этот подход к расчету температурных полей теплоносителя в реакторе БРЕСТ. Представление течения теплоносителя в активной зоне в виде системы квазисвободных струй является основанием для записи уравнений сохранения в приближении пограничного слоя. Особенности записи этих уравнений и граничных условий изложены в [1].

Основное преимущество предлагаемой методики состоит в возможности расчетно-экспериментальным путем не только находить численные значения коэффициентов турбулентного обмена, но и обосновывать вид выражения для этих коэффициентов на основе подходящей аппроксимации расчетно-экспериментальной связи между преобразованной и физической продольными координатами.

Методика нахождения функционального соотношения для коэффициента турбулентного обмена состоит из четырех этапов. На первом, из совместного решения уравнений движения и энергии в преобразованных переменных находится осевое и радиальное распределение скорости и температуры теплоносителя. На втором, из условия совпадения данных эксперимента в физических координатах и расчетных величин в преобразованных переменных устанавливается расчетно-экспериментальная зависимость, связывающая преобразованную и физическую продольные координаты. На третьем этапе расчетно-экспериментальная зависимость аппроксимируется с целью получения аналитической связи преобразованной продольной координаты с физической продольной координатой. Устанавливаются численные значения коэффициентов турбулентного обмена.

Выполнение этих операций с использованием данных реакторных измерений температуры на ВВЭР-1000 с бесчехловыми ТВС показало, что, в отличие от [1], лучшим представлением пути смешения будет выражение

,

а для коэффициента турбулентного обмена количеством движения соответственно выражение

.

Здесь  - гидравлический диаметр ячейки,  - число, кратное гидравлическому диаметру на ширине кольцевой зоны,  - эмпирическая константа.

Найденное численное значение отношения  оказалось практически постоянным по высоте реактора и равным 0,4, т.е. значению “универсальной” постоянной турбулентности.

С учетом предлагаемой в БРЕСТе и реализованной на модельной сборке четырехугольной решетки ТВЭЛ, целесообразно для упрощения расчетов модельной сборки рассмотреть два плоских течения квазисвободных систем струй. Одно течение – в совершенно идентичных ортогональных плоскостях расположения ТВЭЛ и другое – в диагональных плоскостях четырехугольной решетки. Этот прием позволит установить характер изменения коэффициента турбулентного обмена в поперечных направлениях ячеек, в том числе на границе перехода от одного гидравлического диаметра к другому.

Распространение методики на промышленный реактор, с использованием найденных закономерностей турбулентного обмена для модельной сборки, потребует учета общей цилиндрической геометрии активной зоны.

 

Литература

 

1. Е.Ф. Авдеев, И.А. Чусов Интегральный подход к расчету гидродинамики и температурных полей теплоносителя в реакторах корпусного типа с бесчехловыми ТВС. Труды 2-ой РНКТ, -т.1., Доклады на Круглых столах, -М.:, -1998 г, -с. 139-142.