Численное моделирование гидродинамического воздействия на трубки парогенератора реактора «БРЕСТ-300» при аварии «межконтурная неплотность»
Аннотация
Рассмотрен процесс вскипания воды в жидком свинце и обусловленные этим явлением гидродинамические процессы, имеющие место в начальный период времени в аварийном режиме «межконтурная неплотность парогенератора» в ядерной реакторной установке на быстрых нейтронах «БРЕСТ-ОД-300» со свинцовым теплоносителем. Для анализа использована интегральная равновесная термодинамическая модель для воды (вскипание отдельной капли). Распределения физических параметров (давление, паросодержание и др.) внутри капли — однородные. Гидродинамика жидкого свинца описана с помощью системы нестационарных уравнений неразрывности и движения для идеальной несжимаемой жидкости в сферической системе координат. Даны математические описания «равновесной» модели и полунеявного численного метода решения дифференциальных уравнений, входящих в состав модели. Получены временные зависимости радиуса расширения и давления капли. Рассчитаны и представлены пространственно-временные распределения скорости и давления свинца. Проанализированы переходы энергии от одного вида в другой. Полученные по равновесной модели численные результаты были сопоставлены с аналогичными результатами, рассчитанными с помощью «взрывной» модели, основное предположение которой заключается в том, что начальная избыточная энергия капли мгновенно трансформируется в механическую энергию свинца. Приведено краткое описание взрывной модели, разработанной на основе обобщения модели мгновенного точечного энерговыделения (взрыва) в идеальной несжимаемой жидкости на случай мгновенного энерговыделения в конечном объеме. На основе рассчитанного поля скорости жидкого свинца выполнена оценка силы гидродинамического воздействия на трубку парогенератора, находящуюся в непосредственной близости от места разрыва. Расчеты показали, что этой силы недостаточно для разрыва ближайших от места разрыва трубок парогенератора. Установлено, что учет конечности скорости передачи энергии от капли к свинцу (равновесная модель) уменьшает значение силы гидродинамического воздействия по сравнению с результатами, которые дает взрывная модель.
Литература
2. Dinh T.N. Multiphase Flow Phenomena of Steam Generator Tube Rupture in a Lead-cooled Reactor System: a Scoping Analysis // Proc. ICAPP 2007. Paper 7497. Nice (France), 2007.
3. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987.
4. Sobolev V. Database Of Thermophysical Properties of Liquid Metal Coolants For Gen-Iv. Sodium, Lead, Lead-Bismuth Eutectic (and Bismuth). Scientific Rep. the Belgian Nuclear Research Centre, 2011.
5. Коробейников В.П. Задачи теории точечного взрыва. М.: Наука, 1985.
6. Исхаков А.Ш. Анализ вскипания капли воды в жидком свинце на основе взрывной модели // Инновации в атомной энергетике: сб. докладов конф. молодых специалистов. М.: Изд-во АО «НИКИЭТ», 2015.
7. Безносов А.В., Бокова Т.А. Оборудование энергетических контуров с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями в атомной энергетике. Нижний Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева, 2012.
8. Rodriguez I., Lehmkuhl O., Chiva J., Borrell R., Oliva A. On the Flow Past a Circular Cylinder from Critical to Super-Critical Reynolds Numbers: Wake Topology and Vortex Shedding // Int. J. Heat and Fluid Flow. 2015. V. 55. Pp. 91—103.
---
Для цитирования: Исхаков А.Ш., Мелихов В.И., Мелихов О.И. Численное моделирование гидродинамического воздействия на трубки парогенератора реактора «БРЕСТ-300» при аварии «межконтурная неплотность» // Вестник МЭИ. 2017. № 3. С. 33—40. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-3-33-40.
#
1.Dragunov Yu.G., Lemekhov V.V., Smirnov V.S., Chernetsov N.G.Tekhnicheskie Resheniya i Etapy Razrabotki Reaktornoy Ustanovki BREST-OD-300. Atomnaya Energiya. 2012;1:58—64. (in Russian).
2. Dinh T.N.Multiphase Flow Phenomena of Steam Generator Tube Rupture in a Lead-cooled Reactor System: a Scoping Analysis. Proc. ICAPP 2007. Paper 7497. Nice (France), 2007.
3. Nigmatulin R.I. Dinamika Mnogofaznykh Sred. M.: Nauka, 1987. (in Russian).
4. Sobolev V. Database of Thermophysical Properties of Liquid Metal Coolants For Gen-Iv. Sodium, Lead, Lead-Bismuth Eutectic (and Bismuth). Scientific Rep. the Belgian Nuclear Research Centre, 2011.
5. Korobeynikov V.P. Zadachi Teorii Tochechnogo Vzryva. M.: Nauka, 1985. (in Russian).
6. Iskhakov A.Sh. Analiz Vskipaniya Kapli Vody v Zhidkom Svintse na Osnove Vzryvnoy Modeli. Innovatsii v Atomnoy Energetike: sb. dokladov konf. Molodykh Spetsialistov. M.: Izd-vo AO «NIKIET», 2015. (in Russian).
7.Beznosov A.V., Bokova T.A. Oborudovanie Energeticheskikh Konturov s Tyazhelymi Zhidkometallicheskimi Teplonositelyami v Atomnoy Energetike. Nizhniy Novgorod: Nizhegorod. Gos. Tekhn. Un-t im. R.E. Alekseeva, 2012. (in Russian).
8.Rodriguez I., Lehmkuhl O., Chiva J., Borrell R., Oliva A. On the Flow Past a Circular Cylinder from Critical to Super-Critical Reynolds Numbers: Wake Topology and Vortex Shedding. Int. J. Heat and Fluid Flow. 2015;55: 91—103.
---
For citation: Iskhakov A.Sh., Melikhov V.I., Melikhov O.I. Numerical Modeling of the Hydrodynamic Loads Applied on the «BREST-300» Reactor Steam Generator Tubes during a Primary-to-Secondary Leak Accident. MPEI Vestnik. 2017; 3:33—40. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2017-3-33-40.
