ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ПАРОГЕНЕРАТОРЕ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ ТИПА БРЕСТ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СВИНЦОВОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

А.С. Чистов Chistov; О.Г. Савихин Savikhin; В.Ф. Овчинников Ovchinnikov; Е.В. Кирюшина Kiryushina

doi:10.32326/1814-9146-2018-80-2-267-280

А.С. Чистов Chistov
О.Г. Савихин Savikhin
В.Ф. Овчинников Ovchinnikov
Е.В. Кирюшина Kiryushina

DOI: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2018-80-2-267-280

Ключевые слова: задача Стефана, запорный клапан, математическая модель, парогенератор, реакторная установка, свинцовый теплоноситель, смачиваемость поверхности, смешивающий подогреватель питательной воды, процесс кристаллизации, фазовый переход

Аннотация

Разработана методика численного моделирования нестационарного тепломассопереноса и теплопередачи в парогенераторе с жидкометаллическим теплоносителем при возникновении процесса кристаллизации. Методика учитывает различия протекания процесса в зависимости от состояния контактных поверхностей. На ее основе исследована динамика образования твердой фазы в свинцовом теплоносителе реакторной установки типа БРЕСТ в аварии с разгерметизацией паропровода парогенератора. Расчеты выполнены с помощью программного комплекса РАСПЛАВ, который позволяет моделировать взаимосвязанную динамику теплогидравлических процессов в первом и втором контурах в одномерном равновесном приближении. Показано, что при отказе запорно-регулирующей арматуры по питательной воде происходит полное перекрытие проходного сечения аварийного парогенератора твердой фазой. В зависимости от состояния защитного оксидного слоя теплообменной поверхности затвердевание свинцового теплоносителя происходит либо на теплообменных трубах, либо в нижней части шахты парогенератора. В обоих случаях возникает угроза прекращения циркуляции в аварийной петле. Дано краткое описание математической модели парогенератора и контура циркуляции установки в целом. Используется одномерное описание тепломассопереноса. Постулируется термодинамическое равновесие фаз на границе фазового перехода. Приводятся результаты тестирования программного комплекса. Расчет разрыва трубопровода высокого давления протестирован на экспериментальных данных. Расчет динамики образования твердого слоя на поверхности теплообменных труб протестирован путем сравнения численного решения с аналитическим решением задачи Стефана. Результаты исследования могут быть использованы при разработке проектов реакторов со свинцовым теплоносителем.

Ключевые слова: задача Стефана, запорный клапан, математическая модель, парогенератор, реакторная установка, свинцовый теплоноситель, смачиваемость поверхности, смешивающий подогреватель питательной воды, процесс кристаллизации, фазовый переход.