Особенности тепломассопереноса при эксплуатации парогенераторов атомных ледоколов
Аннотация
Рассмотрена проблема водородного охрупчивания трубных систем парогенераторов атомных ледоколов и образования в них трещин. Даны сведения об актуальности данной задачи для обеспечения надежного функционирования ядерных энергетических установок транспортных объектов и схожих систем типа плавучих энергоблоков.
Накопление водорода в парогенераторе в районе приварки питательных коллекторных труб и соответствующее водородное охрупчивание ведут к развитию трещин. Для моделирования процессов транспорта водорода из реактора в парогенератор совместно использованы два типа расчетных кодов: одномерного приближения и трехмерный. В результате анализа выделены основные характерные процессы. Решение задачи базируется на основе декомпозиции на подзадачи.
Проанализирован процесс транспорта парогазовых пузырьков в парогенераторе, особое внимание уделено изучению их поведения во внутреннем цилиндре парогенератора. Показано, что, несмотря на конструктивные препятствия, реализуется конвективное движение теплоносителя и всплытие пузырьков. Дана альтернативная гипотеза возникновения трещин из-за возникновения кавитации со стороны теплоносителя второго контура. Приведены результаты трехмерного моделирования, опровергающие выдвинутую гипотезу. Полученные результаты могут служить для обоснования мер по предотвращению водородного охрупчивания и образования трещин в трубной системе парогенераторов атомных ледоколов, плавучих энергоблоков, АЭС малой мощности.
Литература
2. RELAP5/MOD3.3 Code Manual, NUREG/CR-5535/Rev P3-Vol. I-6.
3. Технический отчет к договору № 293/8/298. Полунатурные ресурсные испытания фрагментов трубной системы парогенератора ПГ-28 атомного ледокола «Вайгач». СПб.: ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», 2004.
4. Бахметьев А.М. и др. Анализ возможных причин и механизмов отказов трубных систем парогенераторов атомных судов // Арктика: экология и экономика. 2013. № 3(11). С. 97—101.
5. Колачев Б.А., Ливанова В.А., Буханова А.А. Механические свойства титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1974.
6. Отчет по этапу № 06.03 к договору № 6/302803. Анализ результатов материаловедческих исследований и испытаний образцов, вырезанных из ПГ-28 АППУ, а/л «Таймыр», разработка, оформление и согласование заключений и рекомендаций СПб.: ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», 2015.
7. Касперович А.И, Колесов Б.И., Сандлер Н.Г. Водно-химические процессы в реакторных установках атомных ледоколов и плавучих энергоблоков // Атомная энергия. 1996. Т. 81. № 4. С. 261—266.
8. Буланов А.В. и др. Радиолиз аммиака в теплоносителе первого контура реакторных установок плавучих энергоблоков // Атомная энергия. 2000. Т. 88. № 5. С. 353—358.
9. Калин Б.А., Шмаков А.А. Поведение водорода в реакторных сплавах циркония // Материаловедение. 2005. № 10. С. 50—56.
10. Малышева А.Л., Кононова А.Д., Воробьев Ю.Б. Расчетное моделирование тепломассопереноса в парогенераторах атомных ледоколов // Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики: Сб. докл. М.: Изд-во АО «НИКИЭТ», 2018. С. 751—763.
11. Vorobyev Y.B., Malysheva A.L., Kononova A.D., Truong Van Khanh Nhat. Developing of Modeling Approach of the Steam Generator Cracking of Floating NPP, Vinanst-13 // Proc. Vietnam Conf. Nuclear Sci. and Technol. Vietnam: Vietnam Atomic Energy Institute, 2019. P. 83.
12. Павлихин А.Ю., Пугачёв М.А., Воробьев Ю.Б. Использование совместного CFD-1D — моделирования для анализа безопасности АЭС // Инновации в атомной энергетике: Сб. докл. М.: Изд-во АО «НИКИЭТ», 2017. С. 491—501.
13. Парогенератор ПГ-28c. Руководство по эксплуатации. СПб.: ОАО «СКБК», 2007.
---
Для цитирования: Воробьев Ю.Б., Долгополов Д.К., Малышева А.Л., Симонов А.Е., Чыонг Ван К.Н., Панина М.Е., Уртенов Д.С., Лукашенко М.Л. Особенности тепломассопереноса при эксплуатации парогенераторов атомных ледоколов // Вестник МЭИ. 2022. № 2. С. 11—20. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-2-11-20
---
Работа выполнена с использованием: оборудования центра коллективного пользования «Комплекс моделирования и обработки данных исследовательских установок мега-класса» НИЦ «Курчатовский институт» (субсидия Минобрнауки, идентификатор работ RFMEFI62117X0016)