Численное моделирование теплообмена в ТВС реактора БН-1200

доцент Шелегов А.С. (ИАТЭ)
Студент-дипломник группы Э2-С09: Курашов С.С. (ИАТЭ)
Рецензент: к.т.н,

доцент Чусов И.А. (ИАТЭ)
.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Обнинский институт атомной энергетики – филиал НИЯУ МИФИ

Обнинск-2015

проектов необходимо иметь различные теплогидравлические коды. Использование кодов позволит своевременно

проводить корректировку в проектировании. В работе предлагается провести частичную верификацию одного из зарубежных кодов ANSYS CFX.

ТВС реактора типа БН;

провести численные эксперименты (расчеты) с целью получения

температурных полей и полей скоростей в теплоносителе (натрий);

провести анализ полученных данных и сравнение их с эмпирической зависимостью по критерию Нуссельта.

3D модель

31,7·106
Элементы ячеек: тетраэдр

составляет 410 0С;
- на выходе относительное давление 0 МПа, что

позволяет рассчитать гидравлические потери ΔP на участке расчетной модели ΔP = Pвх;
- расход натрия составляет через модель 0,32 кг/с;
- для поверхностей со смежными ячейками задавалось условие симметрии;
- задавался постоянный тепловой с поверхности тепловыделяющей части – 767070,8 Вт/м2, соответствующий номинальному уровню мощность N = 2800 МВт(тепловая).

температуры

554 0С
Среднесмешанная температура - 543 0С
Без проволочной навивки
Максимальная температура –

555 0С
Среднесмешанная температура – 547 0С

7,15 м/с
Средняя скорость – 5,07 м/с
Без проволочной навивки
Максимальная скорость –

6,48 м/с
Средняя скорость – 4,93 м/с

металлами рассчитывается по формуле:
Nu = Nuл + f(ε6,s/d)Peφ(s/d)±15%*
1 ≤

s/d ≤ 2; 0,1 ≤ ε6 ≤ ∞; 1 ≤ Pe ≤ 4000;
Где Nuл – число Нуссельта для ламинарного течения теплоносителя;
ε6 – ε-параметр теплового подобия твэлов, рассчитанный по 6 гармонике;
f(ε6,s/d) и φ(s/d) – эмпирические функции.
Параметр эквивалентной теплопроводности для цилиндрических твэлов с одной оболочкой рассчитывается по формуле:

Nuл = [7,55·s/d – ][1- ]*; ε6 =

где - теплопроводность топлива; - теплопроводность оболочки;
- теплопроводность натрия.

*Источник: методические указания и рекомендации по теплогидравлическому расчету активных зон быстрых реакторов под общей редакцией Жукова А.В., Сорокина А.П. PTM 1604.008-88

навивкой и без навивки;
Проведены расчеты в результате которых получены поля

скоростей и температур;
Анализ полученных результатов показал, что:
общая неравномерность температур по периметру оболочки твэлов модели без навивки больше, чем с навивкой, однако, эти неравномерности не превышают 0,1%;
расчетным путем получены коэффициенты теплоотдачи для модели с навивкой они оказались большими, чем для модели без навивки;
сравнение результатов расчета с эмпирическими зависимостями показало неплохое качественное и количественное соответствие, отличие не превышает 5%, что подтверждает правильность численных экспериментов