An Experimental Study of Thermohydraulic Processes in the Model of a Fuel Assembly with Micro Fuel Elements
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2021-3-19-25Keywords:
micro fuel elements, temperature field, pressure loss, flow friction coefficientAbstract
The test section design of the TVS-MEI experimental setup intended for studying the hydrodynamics and heat transfer in a fuel assembly with micro fuel elements is developed, and the setup hydraulic circuit is modernized. The setup process characteristics correspond to the operational parameters of VVER-1000 reactor plants (a pressure up to 16 MPa and coolant temperature up to 350°C). The internal heat release in the bed of metal pebbles is obtained by high-frequency induction heating. A technology for compacting the test section made of high-strength alundum ceramics and a special clamping device for holding the bed were developed. The fuel assemblies with micro fuel elements have the outer geometrical parameters fully identical with those of the conventional assemblies with fuel rods. A technology for installing, wiring, and sealing thermocouples in the test section has been developed. Experimental studies aimed at determining the pressure loss and flow friction coefficient for a cylindrical pebble bed were carried with the following coolant operating parameters: P = (2--7) MPa and G = (0.05--0.5) kg/s. In processing the obtained experimental results, the dependences of pressure loss on the coolant mass velocity and the pebble bed flow friction on the Reynolds number were identified and plotted. The first experimental data on the temperature distribution in the pebble bed are obtained. The main objective of the experiments was to determine the possibility of heating the considered test section by using the chosen method.
References
2. Гребенник В.Н., Кухаркин Н.Е., Пономарев-Степной Н.Н. Высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы — инновационное направление развития атомной энергетики. М.: Энергоатомиздат, 2008. С. 10—47.
3. Гольцев А.О., Кухаркин Н.Е., Мосевицкий И.С., Пономарев-Степной Н.Н. Концепция безопасного корпусного водо-водяного реактора с тепловыделяющими блоками на основе микротвэлов ВТГР // Атомная энергия. 1993. Т. 75. № 6. С. 417—423.
4. Ерохин Б.Т., Лозовецкий В.В. Моделирование тепловых и газодинамических процессов в пористых тепловыделяющих средах при двухфазном течении и кипении // Вестник МГУПИ. Серия «Машиностроение». 2014. № 55. C. 71—82.
5. Пелевин Ф.В., Лозовецкий В.В., Пономарев А.В. Безопасность энергодвигательной ядерной установки с шаровыми микротепловыделяющими элементами // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2017. № 3. C. 45—59.
6. Филиппов Г.А. и др. Оценка стойкости защитных покрытий микротвэлов в парогазовой среде при взаимодействии с конструкционными материалами // Атомная энергия. 2009. Т. 106. Вып. 3. С. 153—158.
7. Фонарев Б.И. и др. Возможные пути создания одноконтурного энергоблока АЭС с легководным теплоносителем сверхкритического давления и активной зоной на основе микротопливных элементов // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Обеспечение безопасности АЭС». 2011. Вып. 30. С. 146—158.
8. Авдеев А.А. и др. Гидродинамическое сопротивление при течении двухфазной смеси в шаровой засыпке // ТВТ. 2003. Т. 41. № 3. С. 432—438.
9. Xianke Meng, Zhongning Sun, Guangzhan Xu. Singlephase Convection Heat Transfer Characteristics of Pebblebed Channels with Internal Heat Generation // Nuclear Eng. and Design. 2012. V. 252. Рр. 121—127.
10. Богоявленский Р.С. Гидродинамика и теплообмен в высокотемпературных ядерных реакторах с шаровыми твэлами. М.: Атомиздат, 1978.
---
Для цитирования: Захаренков А.В., Тупотилов И.А., Журавлев К.В. Экспериментальное исследование теплогидравлических процессов в модели тепловыделяющих сборок с микротвэлами // Вестник МЭИ. 2021. № 3. С. 19—25. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-3-19-25.
#
1. Ponomarev-Stepnoy N.N. i dr. Perspektivy Razvitiya Mikrotvelov v VVER. Atomnaya Energiya. 1999;86;6:443—449. (in Russian).
2. Grebennik V.N., Kukharkin N.E., Ponomarev-Stepnoy N.N. Vysokotemperaturnye Gazookhlazhdaemye Reaktory — Innovatsionnoe Napravlenie Razvitiya Atomnoy Energetiki. M.: Energoatomizdat, 2008:10—47. (in Russian).
3. Gol'tsev A.O., Kukharkin N.E., Mosevitskiy I.S., Ponomarev-Stepnoy N.N. Kontseptsiya Bezopasnogo Korpusnogo Vodo-vodyanogo Reaktora Steplovydelyayushchimi Blokami na Osnove Mikrotvelov VTGR. Atomnaya Energiya. 1993;75;6:417—423. (in Russian).
4. Erokhin B.T., Lozovetskiy V.V. Modelirovanie Teplovykh i Gazodinamicheskikh Protsessov v Poristykh Teplovydelyayushchikh Sredakh pri Dvukhfaznom Techenii i Kipenii. Vestnik MGUPI. Seriya «Mashinostroenie». 2014;55:71—82. (in Russian).
5. Pelevin F.V., Lozovetskiy V.V., Ponomarev A.V. Bezopasnost' Energodvigatel'noy Yadernoy Ustanovki s Sharovymi Mikroteplovydelyayushchimi Elementami. Problemy Bezopasnosti i Chrezvychaynykh Situatsiy. 2017;3:45—59. (in Russian).
6. Filippov G.A. i dr. Otsenka Stoykosti Zashchitnykh Pokrytiy Mikrotvelov v Parogazovoy Srede pri Vzaimodeystvii s Konstruktsionnymi Materialami. Atomnaya Energiya. 2009;106:3:153—158. (in Russian).
7. Fonarev B.I. i dr. Vozmozhnye Puti Sozdaniya Odnokonturnogo Energobloka AES s Legkovodnym Teplonositelem Sverkhkriticheskogo Davleniya i Aktivnoy Zonoy na Osnove Mikrotoplivnykh Elementov. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Obespechenie Bezopasnosti AES». 2011;30:146—158. (in Russian).
8. Avdeev A.A. i dr. Gidrodinamicheskoe Soprotivlenie pri Techenii Dvukhfaznoy Smesi v Sharovoy Zasypke. TVT. 2003;41;3:432—438. (in Russian).
9. Xianke Meng, Zhongning Sun, Guangzhan Xu. Singlephase Convection Heat Transfer Characteristics of Pebblebed Channels with Internal Heat Generation. Nuclear Eng. and Design. 2012;252:121—127.
10. Bogoyavlenskiy R.S. Gidrodinamika i Teploobmen v Vysokotemperaturnykh Yadernykh Reaktorakh s Sharovymi Tvelami. M.: Atomizdat, 1978. (in Russian).
---
For citation: Zakharenkov A.V., Tupotilov I.A., Zhuravlev K.V. An Experimental Study of Thermohydraulic Processes in the Model of a Fuel Assembly with Micro Fuel Elements. Bulletin of MPEI. 2021;3:19—25. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-3-19-25.
