Исследование расхолаживания модельных твс ввэр и pwr при максимальной проектной и запроектной авариях - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1страница 2
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Тезисы доклада Состояние внутриреакторного термоконтроля и анализ... 1 41.95kb.
Аксиальное профилирование в твс ввэр-1200 для минимизации объемной... 1 82.79kb.
Ядерные технологии 1 70.75kb.
Обоснование начальной (максимальной) цены контракта 1 16.05kb.
«нпв» эффект и ядерная энергетика (на примере реакторов типа ввэр-pwr) 1 22.53kb.
Закона №94 от 21 июля 2005 года «О размещении заказов на поставку... 1 26.43kb.
13. Телекоммуникационная вычислительная система (твс) 6 1052.36kb.
Андрей Ильин Школа выживания при авариях и стихийных бедствиях 17 3584.17kb.
Параметрические расчетные исследования реактора типа ввэр 1 202.77kb.
О математическом моделировании аварии, происшедшей с реактором pwr... 1 108.44kb.
Закона №94 от 21 июля 2005 года «О размещении заказов на поставку... 1 46.31kb.
Урок «Земля наш дом родной» 1 165.96kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Исследование расхолаживания модельных твс ввэр и pwr при максимальной проектной и - страница №2/2


Оценка параметров расхолаживания модельных ТВС и реактора ВВЭР-1000

Предложенная выше методика, основанная на обобщении экспериментальных данных по скорости фронта смачивания модельных ТВС, позволяет рассчитать длительность расхолаживания имитаторов твэлов. Однако она справедлива в рассмотренном диапазоне изменения режимных параметров и требует детальной информации по характеристикам смачивания оболочек. На практике возможна ситуация, когда необходимо оценить длительность расхолаживания в более широком диапазоне режимных параметров не только модельных ТВС, но и реактора, когда знания об особенностях процесса повторного залива недостаточны.

Исходя из баланса запасенного до начала залива, накапливаемого и расходуемого в процессе залива тепла на нагрев воды, генерацию пара и его перегрев, выявлены некоторые общие закономерности расхолаживания твэлов. С этой целью проанализированы данные экспериментов [1], в которых повторный залив моделировался на 49 стержневой ТВС PWR длиной 3,66 м с имитацией остаточного энерговыделения в процессе залива в диапазоне от 0,42 до 2,3 кВт/(м∙твэл) при варьировании расхода воды от 2,5 г/(с∙твэл) до 15 г/(с∙твэл). Всего обработано 20 экспериментов, различавшихся нагревом оболочек до залива и недогревом жидкости на входе в ТВС в диапазоне от 11 оС до 83 оС.

В таблице 3 приведены исходные режимные параметры экспериментов: расход воды (Gв), давление (p), подводимая мощность при заливе (Nэл), недогрев воды до состояния насыщения на входе в модельную ТВС (ΔTs), максимальная температура оболочек (Тмах) и время залива (фр). Там же представлены рассчитанные характеристики этих экспериментов – масса жидкости залива (Мв), тепло, запасенное в сборке до залива (Qзап), имитирующее остаточное в процессе залива (Qост), полное (Qполн = Qзап + Qост), а также отношения Qполнв и Nэл/Gв.

Эффективность повторного залива можно охарактеризовать отношением полного тепла к массе охлаждающей воды. С ростом Qполнв эффективность отвода тепла жидкостью увеличивается. Отношение Qполнв пропорционально Nэл/Gв (табл. 3), поскольку доля запасенного тепла в суммарном тепле незначительная. Из таблицы 3 видно, что при малых расходах залив в 3 раза эффективнее, чем при больших. Однако стоит отметить, что время расхолаживания модельных сборок в экспериментах с одинаковыми режимными параметрами заметно различается. Например, при охлаждении с расходом воды 0.125 кг/с или 2.5 г/(с∙твэл) время расхолаживания изменяется от 650 с до 1400 с, (среднее для 8 экспериментов - 1000 с), а для расхода воды 15 г/(с∙твэл) - от 230 с до 650 с (среднее для 11 экспериментов - 330 с). Расхождение экспериментальных данных вызвано, по-видимому, сложностью процесса смачивания твэлов, изменением состояния поверхности, различными температурными режимами обечайки модельной ТВС.

Несмотря на отмеченное расхождение, рассмотренные опытные данные позволяют получить оценку времени расхолаживания сборок. Действительно, отношение Qполнв можно записать:



.

(10)

Отсюда, учитывая, что Qост =Nэлфр, получим:

.

(11)

В таблице 4 и на рис. 5 приведены рассчитанное по соотношениям (10 -11) путем осреднения величины Qполнв длительность расхолаживания тепловыделяющей сборки PWR стенда RBHT для трех расходов - 0,125, 0,38 и 0,75 кг/с, модельной ТВС ВВЭР ФЭИ и активной зоны (АЗ) реактора ВВЭР-1000 в предположении, что оболочки и таблетки твэлов нагреты до 850 оС, а остаточная мощность оставалась неизменной и равной 80 МВт.

При повторном заливе расход воды должен быть ограничен как снизу, так и сверху. Действительно минимальный расход воды можно рассчитать, исходя из предположения, что вся вода, снимая остаточное тепло твэлов и других элементов АЗ, нагревается до температуры насыщения и испаряется. При дальнейшем уменьшении расхода воды на охлаждение реактора часть мощности не будет отводиться от АЗ и ее элементы будут постепенно нагреваться.

Таблица 3

Основные параметры и результаты анализа экспериментов [1]:



эксп.


Gв, кг/с

p, кПа

Nэл,

кВт


Ts,

оС

Тмах,

оС

фр,

с


Nэл/Gв,



Мв,

кг


Qзап,

МДж


Qост,

МДж


Qполн, МДж

Qполн / М, МДж/кг

937

0,125

138

150

11

1060

1061

1,20

132,6

10,1

152,8

163,9

1,234

945

0,125

276

144

11

1080

650

1,152

81,3

10,6

93,6

104,2

1,282

973

0,125

276

140

11

1060

663

1,12

82,9

10

92,8

102,8

1,241

1096

0,125

138

144

11

1000

1400

1,152

175

11

201,6

212,6

1,217

1108

0,125

138

144

83

1100

1200

1,152

150

7,0

172,8

179,8

1,200

1383

0,125

276

144

11

1060

890

1,152

111

8,4

128,2

136,6

1,230

1389

0125

276

143

11

1070

925

1,144

116

7,9

132,3

140,2

1,210

1402

0,135

276

154

11

1150

1115

1,141

151

12,4

171,7

184,1

1,220

1143

0,70

138

253

83

1200

265

0,361

185,5

12,2

67

79,2

0,427

1160

0,60

276

248

83

1190

260

0,413

156

10,5

64,5

75

0,481

1170

0,73

276

250

11

1180

373

0,342

272,3

11,9

93,3

105,2

0,386

1196

0,75

276

252

53

1165

337

0,336

252,8

11,3

84,9

96,2

0,380

1202

0,75

276

252

23

1180

443

0,336

332,3

10,9

111,6

122,5

0,369

1223

0,75

276

256

11

1200

439

0,341

329,8

13,4

112,4

125,8

0,382

1228

0,75

138

254

23

1180

690

0,339

517,5

9,7

175,3

185

0,357

1280

0,75

138

252

83

1150

252

0,336

189

10,5

63,5

74

0,392

1285

0,75

276

256

83

1160

230

0,341

173

10

58,9

68,9

0,398

1291

0,75

414

251

83

1205

200

0,347

150

12,8

50,2

63

0,420

1295

0,75

414

252

23

1200

289

0,325

224

15,4

70,6

86

0,385

1300

0,38

276

255

76

1200

543

0,671

206

10,5

138,5

149

0,725

1407

0,38

276

249

76

1150

630

0,655

242

10,2

166,8

177

0,730

Таблица 4

Длительность расхолаживания модельных ТВС и активной зоны реактора ВВЭР-1000


Наименование

стенд RBHT

стенд ФЭИ


АЗ реактора ВВЭР-1000

Gв, кг/(c∙твэл)

2,5

7,5

15

4,3

5,0

, МДж

9,62

10,35

11,75

5,2

22,5∙103

, МДж/кг

1,228

0,727

0,390

0,8

0,36

, сек

1140

440

280

440

2250




Рис. 5. Зависимость длительности расхолаживания ТВС и величин Мвr/Qполн и Nэлr/Gв от числа Re
Предполагая, что остаточная мощность снизилась с 6,3% до 2,5% от номинальной на момент начала повторного залива, имеем: Gmin = (0.025×3200 МВт)/(сpТs + r) = (36 ÷31) кг/c в зависимости от недогрева воды на входе в диапазоне от 10 оС до 100 оС. С другой стороны, если вся охлаждающая вода при повторном заливе нагревается только до температуры насыщения без парообразования, максимально возможный расход составит Gмах=(0,025×3200МВт)/(сpТs)=(1900÷190) кг/c. Таким образом, можно заключить, что на охлаждение АЗ в случае возникновения МПА потребность в расходе воды будет находиться в диапазоне (0,7÷0,6 ≤Gв≤38÷3.8) г/(с∙твэл) в зависимости от недогрева.

Из приведенных в таблице 3 данных можно оценить массу пара, образуемого в процессе залива. Анализ результатов этих экспериментов показал, что для малых расходов воды, независимо от недогрева, вода нагревается до температуры насыщения, а часть жидкости превращается в пар, перегретый в выходном сечении ТВС на ΔTn =(150 оС ÷ 250 оС):



,

(12)

откуда

.

(13)

Для больших расходов воды тепло идет на подогрев жидкости до температуры насыщения и образование некоторого количества насыщенного пара (ΔTn = 0).

В таблице 5 приведены результаты расчета для больших и малых расходов жидкости массы пара для модельных сборок стенда RBHT, а также для активной зоны реактора ВВЭР-1000 при двух недогревах воды на входе – 11 оС и 83 оС:

Таблица 5

Парообразование при повторном заливе модельных ТВС и активной зоны реактора



Наименование

параметра



Номер эксперимента на стенде RBHT

АЗ реактора ВВЭР-1000

945

1383

1389

1300

1143

1170

1223

1285

Gв, кг/с

0,125

0,125

0,125

0,38

0,70

0,73

0,75

0,75

250

250

Тнед, oC

11

11

11

76

83

11

11

83

11

70

, ед.

1,282

1,23

1,21

0,725

0,427

0,386

0,382

0,398

0,36

0,36

x = Mп / Mв, ед.

0,51

0,44

0,52

0,16

0,036

0,156

0,155

0,034

0,12

0,011

Mп, кг

41,5

48,1

60,1

33,2

6,6

42,6

50,9

4,1

66∙103

3,7∙103

Выше, уже упоминалось, что повторный залив сборок при малом расходе воды (2,5 г/(с∙твэл)) приблизительно в 3 раза эффективнее, чем при большом (15 г/(с∙твэл)). Однако, как видно из табл. 5, при подаче жидкости с малой массовой скоростью образуется большое количество пара, который необходимо отводить, не допуская резкого повышения давления и повреждения корпуса ТВС. Поэтому при подаче воды с малым расходом необходимо предусмотреть технические устройства для быстрого отвода пара.



Заключение

  1. Проанализированы характеристики повторного залива модельных тепловыделяющих сборок ВВЭР и PWR, испытанных на трех крупномасштабных стендах (RBHT, СВД и ПАРАМЕТР), в условиях имитации максимальной проектной и запроектной аварий.

  2. Предложена обобщающая зависимость по скорости фронта смачивания модельных ТВС, построенная в безразмерных переменных, полученных из рассмотрения баланса тепла, запасенного в модельной ТВС до начала залива, накапливаемого за счет остаточного тепловыделения и расходуемого в процессе залива тепла на нагрев воды, генерацию пара и его перегрев. Обобщающая зависимость описывает опытные данные в диапазоне недогревов жидкости на входе в модельную ТВС – от 11 оС до 118 оС, максимальных температур оболочек имитаторов твэлов - до 1200 оС, линейных плотностей теплового потока - до 2,3 кВт/(м∙твэл) с отклонением до 50% при расходах воды от 2,5 г/(с∙твэл) до 4,2 г/(с∙твэл) (что соответствует числам Re = 1180÷3600) и 30% - при расходах воды от 4,2 г/(с∙твэл) до 15 г/(с∙твэл) (что соответствует числам Re = 3600÷7100).

  3. На основе балансе тепла и в предположении, что отношение мощности к расходу воды пропорционально отношению полной величины тепла к массе воды, затраченной на расхолаживание, предложены оценки длительности расхолаживания и количества образовавшегося пара для модельных ТВС различной конфигурации и масштабности и активной зоны реактора ВВЭР-1000.


Список литературы:

1. L.E. Hochreiter, F-B. Cheung, et al. RBHT Reflood Heat Transfer Experiments Data and Analysis. The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802. NUREG/CR-6980, 2012.

2. Сергеев В.В. Теплообмен в закризисной зоне парогенерирующих каналов и теплогидравлика ТВС в переходных и аварийных режимах // Дисс. … докт. техн. наук, Обнинск, 2007.

3. С. С. Базюк, Д. Н. Игнатьев, Н. Я. Паршин, Е. Б. Попов, Д. М. Солдаткин, Ю. А. Кузма – Кичта. Исследование повторного залива модельных тепловыделяющих сборок ВВЭР при максимальной проектной и запроектной авариях на стенде ПАРАМЕТР и разработка методики расчета характеристик смачивания. // Тепловые процессы в технике, 2012 г., №4, с. 136-144.



4. A.E. Kiselev, V.I. Nalivaev, N.Ya. Parshin, et al. Modeling of thermal hydraulics aspects of top water reflood experiment PARAMETER-SF3 using SOCRAT/V2 code. 20th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 20), 2009, Book of abstracts, vol.1, p. 182.




<< предыдущая страница  



Кто по горло сыт страхом, не голоден до впечатлений. Станислав Ежи Лец
ещё >>