Реализация возможностей программы scale-5 для моделирования выгорания твс ввэр

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

УДК 621.311.25(06) Физико-технические проблемы ядерной энергетики

Д.В. ЯНЧЕНКО, Н.В. ЛИПИН,
научный руководитель М.Ю. ТЕРНОВЫХ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

РЕАЛИЗАЦИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММЫ SCALE-5

ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЫГОРАНИЯ ТВС ВВЭР

Модуль TRITON программы SCALE-5 предназначен для моделирования многозонного выгорания в прямоугольной двумерной геометрии. Рассмотрены возможности моделирования выгорания ТВС реакторов типа ВВЭР с треугольной решеткой твэлов. Оценено влияние моделей на изотопный состав облученного топлива. Получены результаты для анализа rim-эффекта в твэлах и влияния неоднородностей в решетке твэлов на характеристики облученного топлива.

П.В. ГОРДИЕНКО,
научный руководитель В.А. АПСЭ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ЗАЩИТА РЕАКТОРНОГО ПЛУТОНИЯ ОТ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МЕТОДОМ ИЗОТОПНОЙ ДЕНАТУРАЦИИ

В докладе описана методика расчета временного поведения температурного поля в многослойной сферической системе путем решения нестационарного уравнения теплопроводности для одномерной сферической геометрии. Параметрами этого уравнения являются удельная теплоемкость и теплопроводность используемых материалов, которые в свою очередь зависят от температуры. Таким образом, решаемая задача является существенно нелинейной. Предложен способ учета температурной зависимости теплоемкости и теплопроводности материалов ядерного взрывного устройства при решении уравнения переноса тепла. Определены уровни содержания 238Pu в реакторном плутонии, которые делают его абсолютно непривлекательным для ядерных террористов из-за невозможности использования в ядерных взрывных устройствах.

П.Е. ХАРИТОНОВ,
научный руководитель Г.В. ТИХОМИРОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫГОРАНИЯ ДИСПЕРСИОННОГО
ТОПЛИВА В ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РЕАКТОРАХ

В целях обоснования возможности использования упрощенных геометрических моделей ТВС исследовательских реакторов при переходе на топливо с пониженным обогащением разработаны различные модели ТВС реактора ИРТ для программы MCNP.

Проведена верификация моделей на основе расчетов коэффициентов размножения и коэффициентов чувствительности. Проведены оценки эффектов гомогенизации микротвэлов в дисперсионном топливе. Подготовлены исходные данные для моделирования выгорания ядерного топлива ИРТ с помощью программного комплекса Multiburns. Представлены результаты расчетов изменения изотопного состава отработавшего ядерного топлива реактора ИРТ с различным обогащением для различных геометрических моделей.

Д.Н. СКОРОХОДОВ,
научный руководитель Г.В. ТИХОМИРОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Особенности использования программ на основе метода Монте-Карло для расчетов энерговыделения в активных зонах ядерных реакторов

Разработана двумерная модель активной зоны реактора ВВЭР-1000 с учетом гетерогенной структуры каждой ТВС для программы MCNP. Проведены расчеты потвэльного энерговыделения. Продемонстрировано наличие систематической погрешности расчета, превышающей величину статистической оценки ошибки.

Выдвинута гипотеза о природе обнаруженной погрешности. Для проверки выдвинутой гипотезы построена простая геометрическая модель, в которой легко моделировать «малые» и «большие» системы с точки зрения пробега нейтронов. На основе анализа результатов модельных расчетов предложен алгоритм учёта систематической погрешности для расчётов активных зон реакторов с помощью программ, основанных на методе Монте-Карло.

А.В. ЕГОРОВ, В.В. АРТИСЮК¹

Обнинский государственный технический университет атомной энергетики

¹НОУ «Центральный институт повышения квалификации», Обнинск

НЕЙТРОНО-ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
УРАН-БЕРИЛЛИЕВОГО ТОПЛИВА

В настоящее время одним из перспективных видов топлива позволяющим добиться высокого выгорания рассматривается уран-бериллиевое топливо. У уран-бериллиевого топлива по сравнению с обычным топливом для легководного реактора существенно больше (порядка 50%) теплопроводность, это позволяет уменьшить градиент температур вокруг топливной таблетки, уменьшить термическую напряженность топлива и продлить его работу в реакторе. Но при использовании стандартной ячейки легководного реактора некоторые коэффициенты реактивности в конце работы топлива принимают положительное значение. Данная проблема решается подбором отношения шага решетки к диаметру топливной таблетки. Расчеты проводились с помощью программного комплекса SCALE 5.

А.Е.КОНДРУШИН

Обнинский государственный технический университет атомной энергетики.

АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ПЕРСОНАЛА ПО СТАТИСТИКЕ
ИНЦИДЕНТОВ НА АЭС РФ

Проведен анализ надежности персонала по статистики инцидентов на АЭС РФ. Получено, что время между инцидентами подчиняется распределению Вейбулла. Предложена математическая модель обосновывающая возникновение данного распределения. Предлагается рассматривать плотность распределения Вейбулла как плотность распределения расстояния от произвольной точки до ближайшей к ней в пуассоновских ансамблей в n-мерном фазовом пространстве. Проведена оценка интенсивности отказов при последующей эксплуатации АЭС.

И.В. ШАМАНИН, А.В. ГОДОВЫХ, П.А. СЕЛЕЗНЕВ

Томский политехнический университет

РЕЗОНАНСНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ НЕЙТРОНОВ В ТОРИЙ-СОДЕРЖАЩИХ МНОГОСЛОЙНЫХ РАЗМНОЖАЮЩИХ СИСТЕМАХ

Приведены результаты численных экспериментов, определяющие границы области значений отношения Vзам/Vтоп (объем замедлителя/объем топлива), в которой наблюдается аномалия в ходе зависимости резонансного поглощения. Ее существование доказывает физические преимущества Th232 по сравнению с U238 при использовании в качестве воспроизводящего материала в составе ядерного топлива. Доказано существование ранее теоретически обнаруженной аномалии в зависимости резонансного поглощения в размножающей среде от отношения “объем замедлителя/объем топлива”, вызванной заменой сырьевого нуклида U238 на сырьевой нуклид Th232 . Приведены результаты, позволяющие определить материальные и геометрические параметры структуры размножающей среды, сочетание которых обеспечивает возможность создания тепловыделяющих элементов ядерных реакторов повышенной безопасности.

О.В. МИТРОФАНОВА

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КРИЗИСА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ

Выявлены общие закономерности кризисной перестройки вихревой структуры движущейся среды для различных кризисных явлений, обусловленные минимизацией диссипативных потерь в гидродинамических системах.

Показано, что перестройку внутренней структуры потока можно связать с возникновением «кризиса» устойчивости реальной термодинамической системы.

Рассмотрены условия критического перехода к винтовому характеру течения закрученного потока и кризисной перестройки полей давления и скорости в вязких и невязких течениях.

Получены уравнения для скорости изменения спиральности в динамической жидкостной системе. Для удобства проведения инженерных расчетов уравнения представлены в размерном, безразмерном и критериальном виде.

А.Б. КРУГЛОВ, В.Б. КРУГЛОВ, О.В. МИТРОФАНОВА,
Л.С. КОКОРЕВ, П.П. ЕГОРЦОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ГЕНЕРАЦИИ
КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВИХРЕВЫХ СТРУКТУР

В ПОТОКАХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

Целью предпринимаемых исследований является решение проблемы повышения безопасности работы ЯЭУ с реакторными установками корпусного типа. Разрабатываемый экспериментальный стенд в сочетании с использованием акустических и оптических методов измерений предназначен для исследования механизмов генерации крупномасштабных вихрей в каналах сложной геометрии и вихревого эффекта. Стенд обеспечивает максимальный расход воды 12 м³/час и давление до 0,6 МПа, оснащен ультразвуковым расходомером, а также приборами измерения давления и температуры. Рабочий участок для визуализации вихревых структур выполнен из прозрачного материала, что позволяет проводить фотографирование и вести скоростную видеосъёмку.

О.В. МИТРОФАНОВА, П.П. ЕГОРЦОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ИМПАКТНОЙ ЗАКРУЧЕННОЙ СТРУИ

Для определения условий возникновения критического режима истечения при натекании закрученного потока на преграду, сопровождающегося возникновением акустических колебаний и генерацией стоячего звукового поля, создана экспериментальная установка и разработан специальный метод измерений акустических параметров течения в сочетании с использованием способов визуализации вихревой структуры потока.

Проведение экспериментальных исследований предпринято с целью создания адекватной физико-математической модели для описания процессов движения и тепломассообмена в импактных закрученных течениях, имеющих место в различных технических устройствах (камерах сгорания, коллекторных системах ядерных реакторов, газотурбинных двигателях, вихревых аппаратах различного назначения, циклонных камерах и т.д.), а также для предотвращения опасных эксплуатационных режимов, обусловленных возникновением резонансных эффектов.

И.И. НОВИКОВ¹, Л.С. КОКОРЕВ², О.В. МИТРОФАНОВА²

¹Институт металлургии и материаловедения им. Байкова (РАН)

²Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

СТРУКТУРНЫЕ ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ВТОРОГО РОДА

Фазовый переход в молекулярном водороде из пара в ортофазу, связанный с переориентацией магнитных моментов ядер, обусловлен реальным существованием скрытых («молекулярных») магнитных полей, предсказанных П. Вейссом (1907) и Б.Л. Розингом (1892). Эти поля проистекают из существования кванта магнитного поля, предсказанного Ф. Лондоном (1950) и эквивалентного ему монополя П. Дирака (1931).

Существование ортофазы Н₂ имеет свойство ядерно-магнитного резонанса с тепловым возбуждением на скрытом магнитном поле – ЯМТР. Скрытость «молекулярного» магнитного поля обусловлена принципом Паули для термодинамически равновесных систем и раскрывается в магнитомеханических явлениях, вихревых течениях, процессах текучести, например, направленной термомеханической обработки тугоплавких металлов с электрическим нагревом (И.И. Новиков. Пути электротехнологии. Журнал «Знание-Сила», ноябрь 1986г.).

И.И. НОВИКОВ¹, Л.С. КОКОРЕВ², О.В. МИТРОФАНОВА²

¹Институт металлургии и материаловедения им. Байкова (РАН)

²Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ВИХРЕВОЙ МЕХАНИЗМ ДИССИПАЦИИ ЭНЕРГИИ

Задача течения вязкой ньютоновской жидкости рассматривается с позиции баланса момента сил трения и внутренних моментов, создаваемых вихреисточниками Римана. Вследствие концентрации механического напряжения в центрах течения возбуждаются ориентированные кванты момента импульса, создающие вспышки звуковой или электромагнитной природы (фононы, фотоны). При высокой частоте возбуждения ядро жидкостного вихря замещается вращающимся паровым ядром, при этом возможно возникновение свечения перегретой паровой области .

В процессах организованной текучести тугоплавких металлов с электрическим нагревом наблюдаются застывшие наноразмерные капилляры. Возбуждение двухфазных наноразмерных вихрей объясняет явления текучести, структурных фазовых переходов, существование центров кипения, кавитации и др.

Д.В. КУЗНЕЦОВ, А.В. БЕЗНОСОВ, О.О. НОВОЖИЛОВА

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ВВОДА ВОДЫ, ПАРА

В ПОТОК СВИНЦОВОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

В реакторных установках с ТЖМТ в качестве альтернативы традиционной схеме рассматриваются схемы с заменой поверхностных парогенераторов на прямоконтактные. Целью экспериментов являлось сравнение эффективности различных вариантов устройств ввода воды. За основные критерии эффективности принимались минимизация размеров вводимой водопаровой среды и минимизация разницы между температурами свинцового теплоносителя и генерируемого пара. Результаты работы рекомендуется использовать при анализе применимости концепции прямоконтактных парогенераторов ТЖМТ – вода, пар; при анализе аварийной ситуации «межконтурная неплотность парогенератора» в контурах с традиционными парогенераторами, при создании устройств по технологии тяжелого теплоносителя, осуществляющих ввод газопаровых смесей, воды, пара в поток свинцового или свинец-висмутового теплоносителей.

О.О. НОВОЖИЛОВА, А.В. БЕЗНОСОВ, М.В. ЯРМОНОВ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛООБМЕНА НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО КОНТУРА, ВКЛЮЧАЯ ПОЛЯ ТЕМПЕРАТУР И СКОРОСТЕЙ
В ПОТОКЕ СВИНЦОВОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПРИ КОНТРОЛЕ СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕСИ КИСЛОРОДА

Настоящие испытания отличались от проведенных ранее тем, что при контролируемом и управляемом изменении состояния и состава примесей в теплоносителе и в контуре измерения характеристик теплообмена в участках нагрева и охлаждения производились одновременно. Цель проведенной работы – получение обоснованных расчетных формул для инженерных расчетов поверхностей теплообмена. Поля скоростей определялись специально сконструированным устройством для измерения локальной скорости жидкого металла. Проведенные исследования позволяют оценивать характеристики теплообмена ТЖМТ от наличия, содержания и состояния примесей в пристенной области и в потоке теплоносителя.

С.Ю. САВИНОВ, А.В. БЕЗНОСОВ, М.А. АНТОНЕНКОВ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

СОВМЕЩЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК МГД-СОПРОТИВЛЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА, ВКЛЮЧАЯ ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ В ПОТОКЕ ТЖМТ
В ПОПЕРЕЧНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Целью данной работы является определение оптимальных характеристик оксидных электроизолирующих покрытий (ЭИП), при которых происходит заметное снижение величины гидравлического сопротивления при малом ухудшении характеристик теплообмена при течении ТЖМТ в канале круглого сечения в поперечном магнитном поле, а также исследование поля скорости в канале круглого сечения. Оксидные ЭИП оказывают значительное влияние на характеристики теплообмена и величину гидравлического сопротивления канала, на поле скорости при течении эвтектики в поперечном магнитном поле. Варьирование характеристик ЭИП приводит к изменению степени влияния поперечного магнитного поля на характеристики теплообмена и поля скоростей.

М.В. ЯРМОНОВ, А.В. БЕЗНОСОВ, С.Ю. САВИНОВ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЯМОКОНТАКТНОГО ТЕПЛООБМЕНА СВИНЦОВЫЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ – ВОДА, ПАР

В контурах со свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителями прямоконтактный теплообмен может осуществляться в двухконтурных реакторных установках при аварийной ситуации «межконтурная неплотность парогенератора». Одним из определяющих критериев прямоконтактного теплообмена является размер образований воды, пара, вводимых в жидкий металл. Работы включали расчетно-теоретические исследования теплообмена от поверхности жидкого металла к испаряющейся капле воды и экспериментальные исследования. Результаты исследований рекомендуются для использования при анализе целесообразности реализации концепции прямоконтактных парогенераторов тяжелый жидкометаллический теплоноситель – вода, пар, а также при анализе аварии «межконтурная неплотность парогенератора».

М.А. АНТОНЕНКОВ, А.В. БЕЗНОСОВ, Д.В. КУЗНЕЦОВ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТОСПОСОБНОСТИ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОНСТРУКЦИЙ В СРЕДЕ ТЖМТ

Целью настоящей работы является разработка рекомендаций по конструктивному исполнению и оптимальным условиям эксплуатации контактных элементов механизмов, работающих в среде высокотемпературных ТЖМТ (подшипниковых опор скольжения, зубчатых зацеплений и др.). Понимание специфики фрикционных процессов в узлах механизмов работающих в условиях контуров с высокотемпературными ТЖМТ позволит получить оптимальные технико-экономические показатели ЯЭУ. Исследовались характеристики процессов изнашивания стальных и чугунных подшипниковых опор скольжения различных типов вертикальных валов (насосов и зацеплений) работающих в среде ТЖМТ при температуре до 510 ºC, содержании термодинамически активного кислорода в расплаве от 10^-4 до 10⁰ и при наличии твердой фазы оксидов теплоносителя.

А.В. БЕЗНОСОВ, Т.А. БОКОВА, П.А. БОКОВ, М.C. КУСТОВ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ВВОДА ГАЗОВОЙ СМЕСИ В ТЖМТ

Необходимым условием длительной безопасной работы контура с ТЖМТ является проведение периодических обработок контура восстановительными газовыми смесями для очистки теплоносителя и поверхностей контура от его оксидов путем их восстановления с образованием чистого металла и паров воды. Это устройство должно вводиться в состав свинцового или свинец-висмутового контура РУ. Цель данной работы состояла в создании такого устройства и его испытаний на водяном и свинцовом теплоносителях. При проведении испытаний предполагается проведения исследований с подачей в газовую полость массообменника не только водорода, но и кислорода, что в случае получения положительных результатов, следует рассматривать как достоинство предлагаемой конструкции.

А.С. КОРСУН

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Свойства тензора сопротивления при обтекании потоком жидкости стержневых структур

Коэффициент, связывающий силу сопротивления со скоростью жидкости обтекающей стержневую структуру, является тензорной величиной. Возможный вид тензора установлен, используя теорию матричных полиномов. Особенностью тензора является то, что главные компоненты тензора зависят от угла, под которым обтекается сборка стержней. Этот факт подтвержден экспериментальными измерениями. Согласно анализу это возможно только при нелинейной зависимости сопротивления от скорости потока. Установлено с использованием второго начала термодинамики, что для главных компонент тензора допустимо принимать отрицательные значения. Определены пределы отрицательных значений в зависимости от угла обтекания. При независимости тензора сопротивления от угла обтекания главные компоненты должны быть положительными.

А.С. Корсун, Ю.А. Маслов, И.Г. Меринов, В.С. Харитонов

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ЦИРКУЛЯЦИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТВС
С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ РЕШЕТКАМИ В РЕАКТОРЕ ВВЭР

В настоящее время является актуальной задача повышения тепловой мощности реакторной установки. Для этой цели разрабатываются новые конструкции тепловыделяющих сборок (ТВС), в которых могут использоваться решетки, предназначенные для перемешивания теплоносителя в пределах активной зоны.

В данной работе проведено расчетное моделирование гидродинамических характеристик одной из предложенных конструкций ТВС с перемешивающей решеткой секторного типа. Приводятся результаты расчетов затухания закрутки потока теплоносителя по длине канала и по воздействию закрутки на уменьшение неравномерности температур на выходе из ТВС. Расчеты проводились с учетом зависимости компонент тензора сопротивления от угла обтекания. Полученные результаты будут учтены при выборе варианта конструкции перемешивающей решетки.

М.П. Никитенко, С.Б. Рыжов, В.А. Мохов,
А.Е. Четвериков, Ю.А. Аникеев, В.М. Махин,
А.Н. Чуркин, С.В. Шмелев

ОАО Опытное конструкторское бюро «Гидропресс», Подольск

КОРПУСНЫЕ РЕАКТОРЫ СО СВЕРХКРИТИЧЕСКИМИ
ПАРАМЕТРАМИ ПАРА. КОНСТРУКТОРСКИЕ
И СХЕМНО-РЕЖИМНЫЕ ПРОРАБОТКИ РУ 4-ГО ПОКОЛЕНИЯ ВВЭР-СКД

В докладе приведены сведения по параметрам и конструкции инновационного корпусного водоохлаждаемого реактора ВВЭР-СКД и схемным решениям по блоку с ВВЭР-СКД, при реализации которых могут быть достигнуты целевые показатели, предъявляемые к ЯЭУ нового поколения. Основные параметры теплоносителя:

- температура на входе в активную зону – 290 ºС;

- температура на выходе из активной зоны – 540 ºС;

- давление на выходе из активной зоны – 24 МПа.

А.Н. ЧУРКИН¹, В.А. МОХОВ¹

И.Д. РЯБОВ², В.С. ХАРИТОНОВ²

¹ОАО Опытное конструкторское бюро «Гидропресс», Подольск

²Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Методика расчета процессов тепло-массопереноса в ТВС ВВЭР при кипении теплоносителя в струе

В докладе представлена методика расчета процессов тепло-массопереноса для определения локальных параметров теплоносителя, условий теплообмена, запаса до кризиса теплоотдачи и температуры конструкционных элементов в ТВС ВВЭР для АЭС-2006. Рассматриваются только стационарные режимы нормальной эксплуатации. Предлагаемая методика позволяет учесть наличие в ТВС перемешивающих решеток и кипение теплоносителя в струе наиболее теплонапряженной ТВС.

Данная методика расчета основана на широко используемой в инженерных расчетах поканальной (поячейковой) методике.

П.В. Ягов, А.Н. Чуркин, И.Г. Щекин

ОАО Опытное конструкторское бюро «Гидропресс», Подольск

Испытания программы ТЕМПА-СК: Моделирование течения теплоносителя в каналах

Программа ТЕМПА-СК предназначена для исследования стационарных и нестационарных процессов тепломассопереноса в тепловыделяющих сборках реакторов с водой сверхкритического давления, в том числе при наличии значительных локальных неоднородностей. Испытания программы включали проверку выполнения законов сохранения, сравнение результатов расчетов с аналитическими решениями задач и экспериментальными данными, а также исследование влияния на результаты расчетов исходных данных.

В работе представлено описание программы ТЕМПА-СК. Приведены описания тестовых задач, данные экспериментов и результаты расчетов по программе.

В.М. Махин

ОАО Опытное конструкторское бюро «Гидропресс», Подольск

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ДИСПЕРСНОЙ КОМПОЗИЦИИ
«ДИОКСИД УРАНА – АЛЮМИНИЙ»: ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА
ЧАСТИЦ И РЕАКТОРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ

На основе расчетных исследований сделана попытка объяснения установленных в 70-е годы 20 века фактов резкого снижения теплопроводности дисперсной композиции «Диоксид урана – алюминий» при использовании мелких частиц диоксида урана (размер частиц матрицы более, чем в 4 раза больше размера частиц диоксида урана), а также результатов измерения теплопроводности данной композиции в условиях реакторного облучения. Показана возможность изменения теплопроводности в широком интервале выбором размера частиц.

И.А. КРУГЛОВ, О.А. МИШУЛИНА, Б.Е. ШУМСКИЙ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОСЕТЕВЫХ СТРУКТУР
ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛЯ
ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ВВЭР-1000

В работе предложена динамическая нейросетевая модель пространственного поля энерговыделения в активной зоне ВВЭР-1000. Модель состоит из группы взаимодействующих нейросетевых модулей, каждый из которых имеет определенное функциональное назначение. Модель позволяет на основании данных о положении органов регулирования системы управления и защиты воспроизвести динамику энерговыделения в отдельном узле активной зоны; группе узлов, в произвольной горизонтальной плоскости, а также построить аксиальные профили энерговыделения тепловыделяющих сборок. Погрешность разработанной нейроструктурной модели поля энерговыделения не превышает погрешности соответствующих измерительных приборов. Приводятся результаты обучения и тестирования нейросетевой модели.

М.А. КАЛИШ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЯЭУ НА ОСНОВЕ
МЕТОДА ГАЛЁРКИНА

Работа посвящена разработке новых подходов к моделированию теплогидравлики в одномерных комплексах (системах трубопроводов) Наиболее естественным методом для этого является метод Галеркина, поэтому в работе рассматривается применение этого метода на примере уравнения Бюргерса и уравнений изотермического течения сжимаемого газа в трубе.

И.С. БЫКОВ, В.И. ДЕЕВ, К.В. КУЦЕНКО, А.А. ЛАВРУХИН, В.С. ХАРИТОНОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ТЕОРетическое и экспериментальное исследование

нестационарного кризиса кипения ВОДЫ

при наличии начального тепловыдления

в нагревателе

Проведено экспериментальное исследование и предложена методика расчета динамических характеристик нестационарного кризиса кипения насыщенной воды при быстром увеличении мощности тепловыделения в греющей стенке в зависимости от начального уровня тепловой нагрузки. Показано, что доля теплоотдающей поверхности, занятой паром до момента наброса мощности тепловыделения, сильно влияет на характеристики перехода к пленочному режиму кипения. Значительные флуктуации этой величины при заданном начальном уровне тепловой нагрузки приводят к большому разбросу экспериментальных данных.

И.С. БЫКОВ, В.И. ДЕЕВ, К.В. КУЦЕНКО, А.А. ЛАВРУХИН

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Динамика схлопывания парового пузыря

при кипении воды с недогревом

Проведено расчетно-теоретическое исследование динамики парового пузыря при кипении недогретой до температуры насыщения воды. Показано, что скорость границы схлопывающегося парового пузыря в объеме недогретой жидкости может достичь скорости звука. При этом температура пара может составить несколько тысяч градусов. Для подтверждения этой гипотезы проведено экспериментальное исследование. Обнаружено, что при импульсном подводе тепла к платиновой проволочке, помещенной в большой объем недогретой воды, пережог происходит при средней температуре значительно меньшей, чем ее температура плавления. Данный факт объясняется значительной неоднородностью температуры по длине проволочки. При схлопывании пузыря его температура может существенно превысить температуру плавления материала, то в месте контакта пузыря с нагревателем может произойти его локальное разрушение.

В.И. БОЛЬШАКОВ, Л.Г. КУДРОВА, В.А. ПОНОМАРЕВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
СВЕТОПРОЗРАЧНОЙ ЛУЧИСТОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Представлено исследование радиационных характеристик композиционных наноматериалов на основе металлизированных покрытий.

Во многих случаях, когда лучистые потери не могут быть компенсированы конвективным подводом тепла, необходимо предпринимать меры по их устранению. Это особенно важно в аэрокосмической, металлургической отраслях, медицине, причем применяемая защита не должна искажать цветовосприятие человека. Композиционные материалы на основе полиметилметакрилата и супертонкого слоя серебра образуют псевдопористый слой с размерами пустот и металлических образований 0.1 – 0.2 мкм. Исследование структуры такого покрытия прямыми и косвенными методами подтвердило возможность создания аналогичной пористой, прочной и дешевой пленки на основе алюминия с искусственным созданием пустотной сетки-матрицы.

В.Б. КРУГЛОВ, И.Г. ПОЗДЕЕВА

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЭЛОВ
С ВИБРОУПЛОТНЕННЫМ ТОПЛИВОМ ДЛЯ РЕАКТОРОВ ТИПА БН-600 НЕСТАЦИОНАРНЫМ МЕТОДОМ

Предложен метод определения температуропроводности топливного сердечника, тепловой проводимости контакта топливо-оболочка, теплоемкости для тепловыделяющих элементов реакторов типа БН-600 с виброуплотненным топливом. Определены характеристики экспериментальной установки и сформулированы требования к измерительной аппаратуре. Сделан вывод о необходимости создания специализированного блока нагрева и пирометра для регистрации изменения температуры.

И.Е. Голубев, С.А. Майстренков

ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических
материалов им. А.А. Бочвара, Москва

РАСЧЕТНЫЕ Исследования напряженно-деформированноГО состояниЯ сферических
микротопливных частиц с плоскими гранями

Микротопливные элементы с многослойным покрытием (МТ) уже зарекомендовали себя в атомной отрасли. Их способность удерживать продукты деления, обеспечивать более высокое выгорание объясняют интерес к исследованиям данного типа топлива. В традиционных расчётных моделях предполагается идеальная сферичность МТ. Однако при изготовлении, не удается получить идеальную форму топливных частиц. Высокие требования по удержанию продуктов деления, предъявляемые к топливу современных реакторов, привели к необходимости расчетного моделирования поведения МТ, имеющих отклонения от сферической симметрии в условиях реакторного облучения. В данной работе исследовалось напряженно-деформированное состояние покрытий МТ, имеющих плоские грани. Сравнивались различные критерии надежности топливных частиц.

И.А. МОЛЕВ,С.Б. ВЫГОВСКИЙ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

УТОЧНЕНИЕ МОДЕЛИ ОСТАТОЧНОГО ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ
В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ЯЭУ И ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДАННОЙ МОДЕЛИ НА АЭС С РЕАКТОРОМ ВВЭР-1000

Представлена модель остаточного энерговыделения в активной зоне реактора ВВЭР. Особенностью модели является то, что в ней уточняется стандарт американского ядерного общества по экспериментальным данным Балаковской АЭС по остаточному энерговыделению тепловыделяющих сборок, хранившихся в бассейне выдержки, и по экспериментальным данным Волгодонской АЭС по аварийному режиму, связанному с непосадкой предохранительного клапана на одном из парогенераторов. В настоящее время модель используется в полномасштабном тренажере 3-го блока Калининской АЭС, анализаторе реакторной установки ВВЭР-1000 в ядерно-физической лаборатории Калининской АЭС и анализаторе реактора ВВЭР-1000 в ядерно-физической лаборатории Волгодонской АЭС

С.Ю. ЯКИМЧУК¹, А.С. КОЛОКОЛ², В.С. ХАРИТОНОВ¹

¹Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

²Российский научный центр «Курчатовский институт», Москва

ПРОБЛЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
термодинамики Регулярной РЕШЕТКИ
МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

При построении молекулярно-динамической (МД) модели кристаллической решетки важным является точный выбор параметра элементарной ячейки. Как правило, при МД-расчетах этому вопросу уделяется мало внимание. Между тем, коллективная динамика регулярной решетки может вносить существенный вклад на результаты МД-моделирования.

В докладе проведено молекулярно динамическое моделирование диоксида урана в широком температурном диапазоне от 298 К до 3000 К. Представлено сравнение различных парных потенциалов взаимодействия. Изучено влияние размера элементарной решетки на характеристики МД-модели, в частности, на масштабы флуктуаций статического давления.

В.И. ДЕЕВ, Е.А. ПРУШИНСКАЯ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ПЛАВУЧАЯ АТЭЦ ДЛЯ УДАЛЕННЫХ РАЙОНОВ СЕВЕРА

Приведены данные расчетов тепловой схемы и элементов основного энергооборудования плавучей атомной энергетической установки с ядерным реактором типа КЛТ-40 для снабжения электрической энергией и теплом промышленных поселков в прибрежных районах крайнего Севера. Принятая в проекте общая тепловая мощность энергоблока составляет 150 МВт, электрическая мощность в номинальных режимах эксплуатации – 70 МВт, тепловая энергия, передаваемая потребителю – 50 Гкал/ч. Представлены результаты эскизной проработки конструкции прямоточного парогенератора, состоящего из 37-ми отдельных змеевиковых модулей, вырабатывающих перегретый пар давлением 3,72 МПа с температурой 290С. Теплофикационная вода давлением 2,3 МПа с температурами на входе/выходе сетевого контура 130/70С подогревается в кожухотрубчатых теплообменниках паром, отбираемым из турбины при давлении 0,32 МПа.

Д.П. КОРОТКОВ, А.С. МАЙРАПЕТЯН, В.С. ХАРИТОНОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ОТКЛИКА ВТСП БОЛОМЕТРА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОПТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ МАЛОЙ СКВАЖНОСТИ

Данная работа посвящена исследованию теплового отклика ВТСП болометра на основе Bi-Sr-Ca-Cu-O, при воздействии оптических импульсов малой скважности. Была проведена проверка деградации болометрической пленки от времени по прошествии 10 лет эксплуатации и хранения в естественных условиях. Проведено исследование тепловой релаксации болометра при воздействии оптических импульсов длиной волны 820…850 нм и длительностью 100 нс. Приведены описания экспериментальной установки, схемы эксперимента и результаты анализа полученных данных.Методика и результаты исследований могут быть полезны при разработке датчиков в оптических системах связи и тепловых детекторов.

М.М. ЛЯХОВИЦКИЙ, В.В. РОЩУПКИН, М.А. ПОКРАСИН,
Н.А. МИНИНА, А.Г. КОЛЬЦОВ¹, Н.Л. СОБОЛЬ

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

¹Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ И ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛИ ЭК-173

Приводятся данные акустических и дилатометрических исследований стали ЭК-173 в диапазоне 20-1000ºС.

Исследуемая сталь представляет собой нержавеющую сталь аустенитного класса со следующим содержанием основных легирующих элементов :Ti - 2,1%, Cr - 17,9%, Mn – 1.67%, Ni – 41%, Mo – 5,17%.

Измерения акустических параметров проводилось на коротких проволочных образцах с помощью акустического комплекса АКПАР.

Измерения измерений линейных размеров образцов проводились на высокоскоростном термическом дилатометре DL-1500-RH.

По результатам измерений получена также температурная зависимость модуля Юнга в исследуемом температурном интервале.

М.М. ВАСЮКОВ, А.В. ОСИНЦЕВ, В.П. ЩЕПИНОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ ПОСЛЕ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ МЕТОДОМ РЕАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

В ряде случаев достижение нагрузкой величины потери устойчивости не несет за собой негативных последствий, и эксплуатация узла, при соблюдении ограничений на возникающие прогибы, может быть продолжена. Так, например, может быть продолжена эксплуатация потерявшего устойчивость защитного чехла системы контроля температуры теплоносителя в трубопроводах реактора ВВЭР-1000 за счет его остаточной жесткости. Предложен алгоритм, основанный на методе реальных элементов, который позволяет моделировать поведение стержней, после потери ими устойчивости. Рассмотрены основные варианты закрепления стержней, действие разных видов нагрузок – сосредоточенной и распределенной, а также поведение ступенчатого стержня. Результаты расчетов сравнивались с результатами расчетов другими методами, а также с результатами экспериментов.

А.В. ОСИНЦЕВ, А.С. ПЛОТНИКОВ, В.П. ЩЕПИНОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТРУБНОЙ ДОСКИ
МЕТОДАМИ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ
И КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Представлены результаты экспериментального исследования методом голографической интерферометрии полей упругих прогибов часто перфорированной трубной доски, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой. Установлена нагрузка, соответствующей появлению начальных остаточных прогибов. Дается сравнение полученных экспериментальных результатов с данными расчета полей упругих прогибов методом конечных элементов.

А.С. Котельников, Е.М. Морозов

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Об одном методе отыскания

траектории трещины

Предложен метод расчета траектории трещин в твердых телах при их механическом разрушении, исходя из предположения, что искомая траектория представляет собой обобщенную геодезическую линию. В таком случае траектория трещины представляет собой экстремаль, находимую из вариационной задачи, в которой функционал представляет собой длину линии трещины на заданной поверхности тела в двумерном пространстве, метрика которого зависит от напряженного или деформированного состояния и задается на основе интуитивных соображений. Решено несколько задач с вполне приемлемыми результатами.

Л.П. ЛОШМАНОВ, П.В. ФЕДОТОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ОХРУПЧИВАНИЕ МОЛИБДЕНА ПРИ ВЫСОКИХ СКОРОСТЯХ ДЕФОРМАЦИИ

Приводятся результаты испытаний металлокерамического молибдена в интервале температур от – 100 до +350° и скоростей деформаций от 3,4·10^-3 до 4·10⁴ с^-1. При всех скоростях деформации использовались цилиндрические образцы с длиной рабочей части 5 мм и диаметром 2,5 мм. Выбор геометрии образца продиктован необходимостью создания квазистатического напряженного состояния по длине его рабочей части при высокоскоростных механических испытаниях. Впервые примененный при исследовании молибдена интервал скоростей деформаций позволил установить закономерности изменения прочностных и деформационных характеристик. Высказано предположение о существовании некой критической скорости деформации молибдена.

В. В. ИСАЧЕНКО, Д.А. НАМЕЕВ, Ю. В. СВИРИДЕНКО

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВОЙ ФОТОУПРУГОСТИ

ДЛЯ АНАЛИЗА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

В настоящей работе показана возможность применения современных цифровых средств для получения и анализа интерференционных картин полос, при проведении исследований напряженно-деформированного состояния конструкций методом фотоупругости с помощью оптически-чувствительных покрытий. С помощью цифровой фотоупругости осуществлено решение ряда задач с применением различных методов анализа картин полос. Предлагаются численные алгоритмы получения полного порядка полосы и параметра изоклины, а также разделения главных напряжений по результатам измерений. Применение цифровой фотоупругости позволяет построить эффективную автоматизированную информационно-измерительную систему для анализа напряжений и деформаций.

Ю.В. СВИРИДЕНКО, В.В. ИСАЧЕНКО, П.А. ВЕДЕРНИКОВ¹

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

¹ОАО Опытное конструкторское бюро «Гидропресс», Подольск

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ МЕТОДОМ НАРАЩИВАНИЯ ТОНКОЙ ПРОРЕЗИ

В рассматриваемом методе определение остаточных напряжений в произвольных сечениях тела основано на измерении параметров напряженно-деформированного состояния вблизи создаваемых тонких прорезей. В работе проведен статистический анализ погрешностей определения остаточных напряжений, на основе численных экспериментов произведена оценка возможности применения метода в зонах с высокими градиентами остаточных напряжений, рассмотрено влияние на результаты измерений таких факторов, как ширина создаваемой прорези, наличие пластической зоны в вершине прорези и метод измерения параметров напряженно-деформированного состояния. Приводятся рекомендации по постановке эксперимента.

В.Н. СИМОНОВ, Н.Л. МАТИСОН

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ТРЕХМЕРНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

РЕЗОНАНСНОГО СЕНСОРА ДАВЛЕНИЯ

Конструкция и технология сенсоров достаточно сложна для экспериментальной отработки оптимальных соотношений. Поэтому с целью снижения затрат на разработку нового прецизионного сенсора давления авторами разработана трёхмерная математическая модель резонансного сенсора давления, выполненного из монокристаллического кварца. В основу модели положен метод конечных элементов. Модель позволяет рассчитать поля механических напряжений, вызываемые как воздействием рабочего измеряемого давления, так и различием температурных коэффициентов кристаллического кварца и легкоплавкого стекла, применяемого для сборки сенсора. Показано, что температурные напряжения в стеклоспаях конструкции приближаются по величине к рабочим напряжениям и могут служить источником снижения точности сенсоров.

Л.П. ЛОШМАНОВ, П.В. ФЕДОТОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОДЕЛИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ СПЛАВА Э110 В УСЛОВИЯХ ПРОЕКТНЫХ АВАРИЙ РЕАКТОРОВ ВВЭР

В работе проведен анализ данных о пределе текучести сплава Э110 в интервале температур от 77 до 973 К при скоростях деформации от 10^-4 до 10⁴ с^-1, рассмотрено влияние нейтронного облучения до флюенса 4∙10²² см^-1. С применением линейного регрессионного анализа определены коэффициенты зависимости предела текучести от параметров нагружения. Проверена адекватность применяемых уравнений по критерию Фишера, критерию Стьюдента, вычислен коэффициент детерминации. Проведена оценка погрешности расчета предела текучести с использованием универсальной модели деформирования сплава Э110.

ISBN 978-5-7262-1042-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2009. Том 1

Blog

Реализация возможностей программы scale-5 для моделирования выгорания твс ввэр

Содержание