GSfifjof*?/
М Ш У JADERNÉHO VÝZKUMU ftEŽ
ÚJV 8701-T , J . Mactk, I I . Malička
HAVARIJNÍ ANALÝZY REAKTORU LVR-15 Imaitmatický modal) Report ftaft, bUfh
1989
МопмНМ ftfodlfko
NUCLEAR RESEARCH INSTITUTE ŘEŽ - CZECHOSLOVAKIA INFORMATION CENTRE
o . M*c«fc . м . м*1*ек*
HAVARIJNÍ ANALfZY REAKTORU LVR-15 (••tMatický
M»d«l)
Z'.:
611.C39.51:6^1.C3?.?34
H a v a r i j n í analýzy raaktoru LVR-15 (•ateaatický aodel) Abatrakt Ve z p r i v t j e popeén eateeetlcký Model a k t i v n í zíny a prtaérnlha okruhu axperlaentélnlho reaktoru LVR-15. Základní Séatl práce j o popla taraodynaalky a hydrodynamiky hlavních kowponant p r i a é r nlho okruhu, aodalu bodové k l n a t l k y pro výpočet výkonu a rovnic pro zbytkové t e p l o . Эа popaén přletup к nuaarickéau r e í e n l a popaény atrucné eeetavené výpočtové progresy.
Safety enalyeee of tha LVR-15 reactor (aatheaatlcal aodal) Abetract The report deecribeo a aatheaatlcal aodel of the LVR-15 experlaantal raactor cora and primary circuit. The baaic part of tha report conaiata of a description of theraal hydraulic» of prlee ry circuit principal coeponente, a aodal of point kinatica for calculation of core po wer and equation» for reelduel heat. An approach to nuaerical aolution and the compu ter prograaaar» taetad ara alao briefly daecrlbed.
JJ7 57C1 T
O b s a h
:
Str. ÚVOD
7
POPIS ZAŘÍZENÍ PRO POTŘEBY VÝPOCTA TERMOHYORAULICKfCH РОНЕНв
7
MATEMATICKÝ MODEL PRIMÁRNÍHO OKRUHU
В
3.1. Matematický model reaktoru 3.1.1, Aktivní zóna 3.1.2, Vývin tepla v aktivní zón» reaktoru 3.1.3, Teplotní poněry v aktivní zotié 3.1.3.1. Teplot* paliva 3.1.3.2, Teplota chladivá 3.1.4, Hydrodynamický výpoíet palivového Členku 3.1.5, Přestup tepla a tlakové ztráty v aktivní zené roakteru
8 8 8 10 10 11 12 14
3.1.5.1. Oblast povrchového voru
14
3.1.5.2. Krize varu prvního druhu
IS
3.1.6, bezpečnostní lieity aktivní zeny
15
3.2. Transport teple chledlclMl okruhy reaktoru LVR-15
16
3.2.1. Transpor*- teple potrubí» 3 . 2 . 2 . Transport tepla aazivýaénlfcy, p r l a á r n l - aojtunattrni okruh 3 . 2 . 3 . Přestup tepla a výpočet tlakových z t r á t v aezlvýaénifcu 3.3. Výpočet hydrodynamiky okruhů
16 17 IS 19
NUMERICKÉ RAŽENÍ SOUSTAVY DIFERENCIÁLNÍCH ROVNIC
21
POPIS VÝPOČETNÍHO PROGRAMU 5.1, Výpočetní progres STACH 5.2. Výpočetní prograa LVR15-D
22 22 22
ZAvÉR
23
SEZNAM POUŽITĚ LITERATURY
24
SEZNAM TABULEK A 0BRAZK9
26
6EZNAM
POU2IT£HO OZNACEN!
с
aěrné tápalné kapacita
3 kg"
Ci
koncantraca aaterekých jadar t-té akuplny zpotděných nautronO
a" 3
CQ.
poaftrné koncantraca j-té akuplny itipných produkte
-
d
proair
a
dh
hydraulický proaěr
a
Ef
arargla okaeilti uvolniné při itijMnl
3
F
funkca vývinu tapla
-
g
tíhové zrychlení
• »~2
G
haotnoatni prOtok
kg a"
h
výike
a
H
výška aktivní z6ny holého reaktoru
a
i
antelple
Э kg"
Ia
aoaant eetrve&noetl
kg a
k#f
efektivní aultlplikecnl koeficient
1
doba ilvota okaailtých neutronu
e
délke
в
H
aoaant
з
л
relativní neutronový výkon
-
0
obvod
я
p
tlek
Pe
PR
tepelný výkon reaktoru
w
P„
poíétecnl výkon
W
q
huetota tepelnéh» toku
W m"
objeaový výkon
W a
Q
haotnoatni prfltok
kg a~
•
vzdelenoet stradu trubek ve vyainlku
я
S
plocha
я
t
teplota
°C, к
T
teplotě
°c, к
"taraoalfon* (tlakový epád v doeledku rozdílných huatot chladivé)
Pe
v
rychloet tepelných neutron"
я •"
v
objem
a3
*
rychloet
я а
x, у, z
«euradnice
-
z
oocet řad trubek ve výeinlku
-
<я
koeficient přestupu teple
w a
a
podlí zpozdiných neutrone
-
.6
élfke aezory
'm
tlouifka
•
A
délka lineární extrapolace
a
(
opravné koaficianty va vzorci (46)
-
r
eoučlnitel aérné t«palné vodlvoati
W а**1 «Г 1
r*
'.«eové konatanta rozpadu i-té akupiny zpolděných nautronO
a" 1
'lo
koeficient alatnich ztrát
-
koeficient tracích ztrát konatanta rozpadu J-té akupiny ttěpných produktO ? P
a
koaficiant alatnich ztrát koaficiant hydraulického odporu v* výaěnlku
-
huatota
kg в
reaktivita Я НТО
reaktivita od plné zaaunutých havarijních ty£l
-
Z,
aakroakoplcky účinný prOrez pro itépenl
•
'•
íee
a
i
neutronový tok
•
»
parametr ulitý ve výrazu (51)
<•
úhlové rychloet rotoru ierpedla
Indexy: «z с cl
aktivní zóna chlaaivo pokryti
d
výkon z rozpadu itépných plodin
EX
výeénlk
f
výkon za itipenl
F
palivo hlavni cirkulační čerpadla vnitřní
HCČ ln
vatup do aktivní zíny kon 0 pv R ak
konvekca vnéjM pevrcliový var reaktor konetrukcnl eatariál
a
a
1. OVOD v OOV R*el je od r. 197S v provozu výzkuaný raaktor VVR-S o eaxlaálnla výkonu 10 t-iw. v toato roco ja dokončována jeho rakonatrukca na raaktor LVR-15. Pro potřeby bezpečnost ní zprávy tohoto reaktoru a pro Jeho bezpečný provoz je třeba provést řadu analýz z hle disko teraodynaaického chovaní raaktoru při různých stacionárních i přechodových atovach. Protože aa jedná o axperlaentálnl reaktor bezénového typu, kde ja chladivo pouze pod ataosférickýa tlakaa, je to odlišný typ od reaktoru W E R . OdliSné jsou palivové elementy, jiná je konstrukce prlaárniho okruhu. Proto nabylo aožno к řešení havarijních analýz po ulit výpočetní aodsly a kódy běžл» používané pro energetické reaktory. Na zákledě nailch znaloatí o průběhu fyzikálních jevů z hlediska proběho taplot • průto ků chladlvs priaérnla okruhea byly vytvořeny aeteaetické aodaly aktivní zíny a koaponant prlaárniho okruhu. Na základě těchto eodelo byly eestevany výpočetní prograay pro sta cionární stavy aktivní zóny (déla a.z.) a prograay pro výpočty přechodových atavA v pri aérnla okruhu» Příslušné výpočetní prograay byly odladěny a byla s nial provedena řada výpočtu atacionérnlch etovo a přachodových procesu /1/, / 2 / .
2. POPIS ZAftfZENÍ PRO POTŘEBY VfP0C"T6 TERMOHYDRAULICKtCH POMÉRB Soustřediae aa zda hlavně na popis raaktoru a prlaárniho okruhu. Reaktor LVR-15 jo bazé nového typu (a ataoeférlckýa tlakaa). V nádobě reaktoru je ualetěna aktivní zóna eložoná z palivových kazet typu IRT-2M (scheae a.z. viz obr. 2 ) . Studené chladivo proudí do ná doby reaktoru dvěaa potrubími (viz acheaa prlaárniho okruhu obr. 1) do bazénu reaktoru s volnou hladinou. V dolní polovině tohoto bazénu (je to vlaatně vstupní koaora reakto ru) je unlstěna a.z. Chladivo proudí zónou shore dole. A.z. ja tvořena, jak již bylo řečeno, kezetaai typu IRT-2M (viz obr. 3 ) . v a.z. ее uvažuje 28 - 36 kázat tohoto typu. 3eou dle počtu palivových trubek rozděleny na tři a čtyřtrubkové. Z a.z. proudí chladi vo do výstupní koaory reaktoru (zužující ее potrubí) a vetupuje do potrubí prlaárniho okrunu, Následuje rozvětvení potrubí na 7 paralelních větvi e clrkulačnlel čerpadly, která aa na výtlaku opět apojujl v jedno potrubí. Ve větvích s čerpadly jsou zabudovány je» tě uzavírací eraetury a zpětné klapky. Pak následuje opět pouze jadno potrubí, které ее děli ne dvě větve e aezlvýeinlky a tskto dělené je napojeno ne vatup do raaktoru. Koapenzačnl a havarijní tyče raaktoru jeou zasouvány do třitrubkových pellvových sekcí v centru a.z. Tyč autoaatického regulátoru reaktoru ja zaaouvána aiao a.z. V a.z. jsou syaatricky ualatiny čtyři neutronové leetl, ve kterých je bud" voda nebo (a to větilnou) aktivní část experlaentálnlch zařízení (eayčka RVS-3 apod.). cirkulačních čerpadel je při plnéa výkonu v provozu 6, z čehož ja jedno tak zvané hava rijní, v případě výpadku elektrického napájeni zoetávé toto čerpadlo v provozu ;poto« ho zajlifujl akuaulátory), snižuje avoje otáčky z i 450 ot/oin na 770 ot/aln ( regu lovatelné otéčky od O do 1 450 ot/aln). Pohon tohoto čerpadla ja akuaulátory zej' eén пш dobu 36 aln , pak eusl být nastartován dlaeelagragét. Teplo vzniklé v a.z, reaktoru ja odváděno do eezlvýaěniko. Z nich pak aakundárnla okru» hea přaa dálil výaěnlky do Vltavy. Mezivýeěniky aezl priaérnla a aakundárníe okruhea jeou protlproudého typu, Prlaérní chladivo proudí v trubkách, sekundární v aazltrubkavéa proetoru, a to tak, ža tento proator ja dělen přepážkeal tak, aby chladivo etřidevě křížilo prlaárnl trubky (viz obr. 4 ) .
7
3. MATEMATICKf MODEL PRIMÁRNÍHO OKRUHU Meteaetický nodal byl vytvořen pro popsaný priaérnl ckruh a aktlvni z6nu. Přiceai aa vycházelo z předpokladu, 2a chladlvo v priaárnla okruhu ja nestlačitelná tekutina. Oalěi předpoklady jeou uvedeny и Jednotlivých aodelu komponent. Celkový aodel je elozen z následujících dílčích nodalo: 1. Modelu reaktoru zahrnující: e) a.z. prezentovanou aexiaélně tepelně naaáhenou kazetou a střední kazetou čtyřtrubkovou a třitrubkovou b) bodovou neutronovou kinetiku a výpočet zbytkového teple c) vstupní a výstupní koaoru reaktoru 2 . Modelu spojovacího potrubí včetně atěny potrubí 3. Modelu tepelných aezlvýaěnlka prezentovaných jednou trubkou 4. Modelu hydrodynamiky okruhu zahrnující: a) výpočet tlakových poaěrú v a.z. včetně ztrát a přerozděleni průtoku a.z. b) výpočet tlakových ztrát a protoku ve větvích priaárnlho okruhu c) výpočet stavu cirkulačních čerpadel, tj. výtlak, prutok a otáčky Spojeni priaárnlho o sekundárního okruhu je pouze přea aozlvýoěniky. Sekundární okruh, rasp, jeho činnost ja eodelována pouze zaěnjai protofco a vstupních teplot sekundárního «édia.
3.1. Mateaetický aodel reaktoru 3.1.1. Aktivní zina 3ak bylo řečeno, úvalujaae palivo typu IRT-2M, Kazata tohoto typu aa akládá ze 4 nebo 3 koncentricky do eebe zasunutých trubek. Pro toto palivo odvozuje** aodel a,z. Výchozí předpoklady: - uvaiujm aa jednofázové prouděni nestlačitelné tekutiny - axiální vedeni tepla v palivové trubce a* zanedbává - viachno taplo ее produkuje v palivu - tvar prostorového rozloženi uvolňovaného výkonu v aktivní žíně zůstává běhea přecho dového procesu nezaěněn - fyzikální vlaatnoeti paliva a konstrukčních eaterlálo Jeou konetantní - zachovává aa přerozděleni průtoku chladivá palivový*) článkea. Případné dálil zjadnoduíujlcl předpoklady jsou uvedeny v textu.
3.1.2. Vývin tepla v aktivní zíné reaktoru Taplo Ja v aktlvni z6ně produkováno štěpení» a rozpadaa Štěpných zplodin. Proběh vývinu tepla ětěpsnia ja určován jednobodovou rovnici kinetlky a uvalováni* ěeatl skupin zpož děných neutronu:
dn,(r)
JL
p -
ft
"
Of«T) • J
i-1
AJCJÍT)
(1)
dc
(т) dT
ft =
" Г ~ "f
"
X C
i i< T >*
i-l,...,n
(2)
<de
Pro nunerlcké řešeni rovnice (1), která má melou časovou konstertu (tj. vyžaduje velmi krátké časové kroky pro Integraci ~ 10 - 10 ), bylo použito algebraických rovnic, které Je s dostatečnou přesnosti nehrezují /3/: pro
p - 0.5/3 plati
VT>
pro
" o - P Z W 1-1
T )
(3
>
/ > > 0.5/i
Дт
[1 * d
Дт 6 0.1с.<т>-»с.Ог*Дт>1
р<т>-/}.,
— H n'tT> * ч Ž
2*
i-*
,
n •
•.
n l
'
Дт p-/J
*-r-r— Velikost zbytkového teple se urči z následujícího vztehu /3/: 11 (5)
J-i a pro
CQ
pletl: ^ J - - XDJ -
kde
^ Q.
,
?„
1
S j
> ;
J-1,,U
(5,
Jsou k o n s t a n t y .
C e l k o v ý výkon j e dán vztahem
I K T ) - n f ] • n <т)
f
7)
Reaktivitě je dána р<т> и
kde
* W T > * "нт<т> * *zv
Р-цч -
zadaná porucha reaktivity. Slouží к eleulacl změn reaktivity
°ит
reakti/ita od havarijních, regulačních či kompenzačních tyči
-
"ИТ<Т> -
V
»T<X>
p
9
HTO
M)
(9)
J ф2<жУ Лж v_<s> • -*•
•*
(10)
•
/оАж> *• О
Pro rozloženi noutřenového toku po výico a . z .
platí
(") • • 2ь>
Pak pro váhu havarijních či regulačních tyči platí ал * ш
,
s •д
(" • • ад) •**[• • • ад ) V_-<*>•*
• • ад • • — =
-
-
—
(«">
(" • ! ад )
kda z Je hloubka zaaunutlt С<т - T > a
- při volnéa pádu - při řízeném zaaouvénl
ш"
•
»4
(13)
ж • <т - rR>v * w (
т"_ - čaaové zpoidSnl začátku zaaouvénl tyči ij - počétočnl výika tyči od horního okraje a.z. /\,-
raaktlvlta od zpětné taplotnl vazby (od kooflclontO raaktlvlty) lza ji určit néalodovně Pfey » a^CtpCO - ip<0» • ma)
(14)
kda 7 jaou atřadnl toploty paliva a chladivá v a.z* a jaou taplotnl koeficienty reaktivity
(eF od paliva , a
od chladivá)
3,1.3. Taplotnl poatry v aktivní žíně З.1.З.1. Teplota paliva Při výpočtu toploty paliva vychézloa za zékona zachováni onorglo pro oloaont palivové trubky o objaau V ř (15)
V
V
»r
Za předpokladu e F , pf,Xf ш konat v objeau v F , zanadbénla vodanl topla v axlélnla aaěru, uiltla vety Oauao-Oetrogredekého a definice atřadnl toploty
10
J S> Í V (16)
JdV l z a rovnici ( I S ) v deekové g a o a e t r i l přepsat ve tver
F*T*T #r
Jq*
FAf
(17)
Vzhlede* ka ehodnýa teplotnlo vlestnostea paliva o pi. kryt I a vzhlede» к nalénu teplotniau apádu v pokryti 1 palivu (valké A , aeteriál je AI) lza při nuaarickén řeieni uva zovat pokryti a palivo Jako jednu vratvu e počltet z r. (17) pouze jednu střední tep lotu. Za tichto předpokladů lza při dělaní palivové trubky po výice psát pro každý J-tý eleaent a l-tou trubku v kazetě bilanční rovnici
o
r
e
,»'J
SÍ' J
(10)
i»
2X.,F
cl
in
3.1.3.2. Teplota chladivá Při výpočtu teploty chladivá vychézlaa z rovnice zachováni energie proudícího nestlači telného aédla. Za předpokladu konatantniho prořezu kanálu, zanedbáni disipece energie, zanedbáni zaěny kinetické a potanclálnl energie a zanedbáni vnitřních zdrojů teple lze peét m O
áz
(19)
Za předpokladu neetlaíltelného nedle lze psát *1» *i.
«t
, *i M%
dp dp
Dt
f
-t
л
#v.
* " Пи,, - * * břj«.~57 " C P"57 " С Д ~ * * ~*v "Sj
(20)
Oělíae-li kanál, ktarýa proudí chladlvo, opět po výice aktivní zrny na axiální úaeky a rovnici (19) piieae jako bilanční rovnici pro každý tanto elenent, pak v palivu IRT-2M do každého tohoto eleaentu dodávají teplo pelivové trubky, v jejichž mezikruži chladlvo proudí* Pouze vnějil a vnitřní kanál Jeou ohřívány pouze jednou stěnou. Za předpokladu užiti bilanční rovnice (18) pro výpočet teploty stěny palivová trubky lze pro l,j - tý eleaent chladivá paát bilanční rovnici
li
A1' J 9 <*т
w» •»
-
J , . •t «> l <1 о
Am
-
1 с
*c
j t l i . J . «.'.J,
pc
(<-4
2*,,
X_. el
«
-C4"VI - ^ 5 - 5 Г - 1 — ) * "V
(»)
* Ti
X
ol
"in
Výpočet stacionárního rozloženi teplot v a.z.: Vycházíme z rovnice (18) e (21) a obr. 3 . V případě čtvř nebo třitrubkové palivové kazety, za předpokladu etacionárnlho etavu dt/dr • O . dostaneme pro m děleni e.z. po výice náeledujlcl řevnice
„t,J
c
e
„Ч'е» Гол44'»' í> V с C
C
*• 'г;
C P
*7,
2X_ • X
r 1 1
out
si-i.J.ri-i.J . €i J,
ÍR_ »»»J
- i _ Г в ' ^ Г 1 ^ - ť'J>
Í
1 .
(22)
' out
• Si'Jťř1'J - «.'••'JÍ
n P
^
•
-
1
ia - * 5x u * J _ J " e N>
< 23 >
oi eJ;J
Z rovnice (23) můžeme vyjádřit TÍ'^ e doaadlt do první rovnice (22). Tim name danou eouatevu rovnic (22) pro výpočet teplot chladivé ve všech kanálech palivové kazaty dělené po výice na *z útěků e při zadané vatupni teplotě chladivá. Taplotu paliva pak určíme z rovnice (23).
3.1.4, Hydrodynamický vypučet palivového článku Při výpočtu rychloatl v kanálach palivové kazaty aa vycházi z experimentálně neměřených přerozděleni proteku třltrubkovým 1 čtyřtrubkovým pellvovým článkem /4/, Tlak po výšce aktivní zíny je pak počítán z tlaku na vetupu, třecích ztrát, ztrát mietniei odpory a hydroatatlckého tlaku dle následujícího vztahut
12
„2 в*С
л Р
в • в R
- X
2 РЛ.
1
• В —I _ ъ
"in *«* a
с
°
А
(24)
*V
K
d^
io a x to -a.ai
и^
Při určeni rychloatl vycházlae z experiaentálnt na»»raných hodnot uvedených v /4/ a eaetavených do tabulak. Tato aěřenl byla provadana pro průtok kazetou třltrubkovou • čtyřtrubkovou za předpokladu, že tlékový apéd na experlaentélnl kazetě Je 0.88 •. Na experiaentélnich kazatách byly proaěřeny prObihy rychloetl v kanálech kazet, viz Tabulka č. 1. Vyjdeae-11 z přadpokladu, fa tlékové ztráty v každé* kanálu calé а.г. jaou atejné (a to být aueí), lze rovnici (24) prepeat nm tvar
r
in
r
„*.*,„» »*>2 .. i,kť l,k..a я • X 1 '" - * * • X,,k —fi * *». owt
Чт
а
л.к
*io
• ho*« v
a
(25)
« *
l m 1.....6 (nebo S> к • i..-.л^ Cpocet. kasat шл.> Přiíeaž
1,1 °fl
a »*'" •^
z rovnice (25) nuel pletlt
<W
C
J
S
1.1
!,!< l . V "O " g " „ „t,* M
l,k l.k 2 • x t . k "c < y c * 1*1* . l . k •" x. "lo • h p e
£ 2
(26)
1 - l,...#
Cnebo B>
к - l,.-.»*^ mimo 1 • 1 а součaan* к • 1
Oále ze zákona zachováni haoty p l a t i
ř^wv*. 1 •V *»
4
k-.l>l
(27)
oUok
Z rovnice (26) vyplývá, že 0,в
-''*[< J*
1.1, ,1-1
*h
1 1 . "
P
«"
. .14
(28)
'''Т-'-^ф] Ooeezenla (28) do (27) doe ta леве
• k **l
,0,8
M
1
**
•*[<*
l,
»••
? ř* v*
Г
"h
k-ll»l
P*
*' '*•*
,kfri,k+ ,».k_i_
1
13
«w 1 »
]
Pl
v
(29)
„ L I . Q i - V í S 1 ' 1 /> 1 » 1 )
Oéla pleti ^ 1 . 1 .1.1 s l.l . Q I . 1 Ooaedle* do (29) a doatanaae
Px
Y
•«•
]
P1
-Р* a
k
«h
< • * • »>
i.kLi.k k _ l1_ ,И?».к* X.1 'i.k
4 * S **P '
V 1
4" ]
P1
Mittni ztráty (Jejich vallkoat) ? urclee pro axparlaantálnl d P , x p . Za předpokladu, že aa l o k á l n í z t r á t y naaini p ř i zainéeh průtoku, a i e pouze 3 t £ • f ( w i > k ) . pak rovnice (30) předetevuje tranacedentnl rovnici pro výpočet Q 1 ' 1 pro prOtok Q (pletl 1 v případ» ,*•*• . f(w1»k) • Výpoetea Q 1 » 1 za (30) např. poaocl prostá i t e r e c e určiae zpětné o 1 * 1 e * 1 , k z rov nice ( 2 8 ) . Tento poetup j e nutno opakovat iteroCné až do doeeienl zadané přeenoetl. Výaledná rychloetl v i z Tabulko C. 2 .
3 . 1 . 5 . Přeetup teple o tlekové z t r á t y v e k t l v n l zon» reoktoru Pro výpočet přeetupu tepla v e k t l v n l zon» uvažujeae pouze dv» o o l a a t l , • to konveket e přeetup tepla p ř i povrchová* v a r u . P ř i čeaž uvažujeme vyto»г korelecl t a k , aby eplňovel
podelnky, které Jeou v LVR-15. Pro přeetup tepla konvokei ее používá upravený vzteh oittua-eoeltere e reepektovánla rozdílu vleetnoeti chladivá и vyhřívané etany o etřednl teploty ehledlve. Vzorec Je uveden v /5/ o aá tvor
•|-м-^кМ«(Ь)*"
{Э1)
v /5/ je tento vzteh pro rychleji! výpočet nehrezen vztehea • • éjB «р*> в,в ле*' а >« • p^».*»"^ - S . M . M ' S S .
Tento vztah nahrazuje korelaci (31) a doetateínou přeenoetl r e T 0 * (30 - 230) °C * T cl " (*° " 2 S 0 ) ° c * T y t o 4 n t e r v e l v pokrývají e doetetečnou přeenoetl ebloet Jedno fázového proudinl v LVft-15.
3.1.5.1. Oblaet povrchového voru v připadl zvyleváni teploty etíny palivového alaaantu nad taplatu eytoetl dochází к pře chodu ad konvoktlvniho přoatupu tepla к přeetuou tepla povrchový* vareo. Při vzniku po vrchového varu dochází ka zaěné třecích odporS, к přerozdélenl prOtokO chladivá palivo vou kazetou, i tli l к aelnoetl vzniku oacileei přeteku (oblaat neetebllniho prOtoku). Ke vzniku oecllecl dochézi Jednak z devodo za»n huataty chladivé, zaln třeeieh odpore
14
a vzájaanáho půeobenl parrlolnlch kanálu a.z. Oeko dOaladak vzniku oocllacl průtoku ja vital pravděpodobnost vzniku nedovolené krlzo varu prvního druhu (0N8). Z těchto důvodů byla Jako jedno z bezpečnost nich Halt omezujících provoz reaktoru uvažována zéaobo do vzniku povrchového varu, definovaná dla /5/ výrazea k
Kdo
t£Y
_ _lel—Zin
(33)
byla určováno z korelace přestupu tepla při povrchová* varu.
Výběr korelaci pro podalnky LVR-15 je uveden v /6/. Při výpočtech 1 v programech byly použity korelace Ricque-Slboula (Fabregy), Bef-Kočenov-Kebanove, Mc Adeaaa, IvaSkevlče e Rohsenow*. Joko nejpeeialetičtějil ее při výpočtech e «rovnáni korelaci ukazuje vzorec Rlcque-Slboula (Febregy), který je táž doporučován v /5/. Korelace aá tvor *£
- *««,. • 2.B7 Ч°-«» p" 0 -»
(34)
Při černi vzhled** к výrobnla tolerencla se doporučuj* uvážit aožnost vzniku povrchového varu Již při к - 1.5 - 1.6 . Použité korelace Jsou uvedeny v Tabulce č. 3 .
3.1.5.2. Krize varu prvního druhu Při vzrOetu teploty etiny pelivového eleaentu (rychlý vzrflet výkonu, poklee proteku) ее odpaří vratva chladivá и stány. Vzniklý přestup tepla do páry ja až o dva řády nižší než při varu (dochází ka krizi varu). V připadá neělch podalnek (úzký kanál pro průtok chla divá v palivové kazeta, nízký tlak) aohou Již vitii parní bubliny alt rozměry mezery. Tyto bubliny či jejich shluk blokuji průtok chladivá. Pohyb či vznik bubliny páry velikosti mezery dává vznik krizi varu. Zhorienlm pro náS případ ja jeitě sm*r prouděni chladivá shore dolů. To způsobuje, že vztlak vzniklých parních bublin působí proti pohybu chladivá a přispívá к lokálnímu zvyšováni tlakových ztrát.
Pro nais podalnky jaou v /6/ uvedeny vybraná korelace pro vznik krize varu prvního druhu. Эеои to korelace Ornafakého, Bof-Kočenovo-Kabanova, Mlahley-Niehlhery, iilrahaka e Ceabllle. Dále pak byly vybrány korelace pro oceněni vzniku krlzo varu při nestabilním prouděni. To Jaou korelace Winklera a whlttle-Forgana. viechny tyto korelece byly zahrnuty do vý početních prograaů a byly a nial prováděny analýzy různých režimů. Oako nejpealmistlčtijii as ukazuji korelace pro neatabilni prouděni, což podporuje aprávnoat výběru hod noceni bezpečnoatl vzhledem к počátku vzniku povrchového varu. Víschny uvedené korela ce jeou v Tabulce č, 4 ,
3.1,6. Bezpečnoetní limity aktivní z£ny 3a žádoucí v každé altuacl zajistit bezpečný odvod tapla z a.z. tak, aby nsdoělo к úniku radioaktivity do ovzduíl a zasaženi obyvatelstva. Toto «ůžs nastat v případě porušeni těsnosti palivových článků (v naěa* případě jejich roztaveni*). Příčinou vzniku taveni palivového eleaentu je výrezné enlžsní odvodu teple, které naatává po vzniku krize v*ru chladivá.
15
Podelnkou, aby v žádná* případ* nabyla vytvořena aoinoat vzniku krlz* varu, Ja zabránit . vzniku povrchového varu. Tato podalnka Ja nutné v případě ataclonérnlho provozu reaktoru na danéa výkonu. (Mysli •* ti* dodrzaní к £ 1.5 - 1.6). v případe, 2* dochází při přechodová» proceeu к nedodrženi táto podalnky v čeeovea Inter val и eenSle než 1 a , pak lze uvážit platnoet oeezujlclch hodnot к > 1 1 к ц № > 1 • Podrobnějěi rozbor dosaženi či překročeni bezpečnostních llelt Je uveden v / 2 / .
1.2. Trsneport tspls chledlclel okruhy reektoru LVR-15 Teplo z e.z. je odváděno potruble přee větve e hlevniei cirkulsčnlal čerpedly do eezivýaěnlkO a zpět do reektoru ( viz kapitolu Popis zařízeni ) .
3.2.1. Trensport tepla pot rublo Potrubí spojujíc! koaponanty okruhů ovlivňuje přechodové procesy tepelnou kepecltou a dopravnla zpožděni*. Rovnice trensportи tsple aá hyperbolický charakter. Lze Ji nahradit soustavou obyčejných diferenciálních rovnic peaných pro jednotlivé úseky vzniklé dělanla jednotlivých sekci. Předpoklédáee, že potrubí je zvnějšku tepelně izolováno. Vycházíte z rovnice energie pro% l-tý ússk děleni potrubí, ze předpoklodu. Se proudící aédlu* je nestlečltelná, a z rovnie» vedeni tepla pro stěnu trubky. Tepelná kepaclte stěny trubky posobi jako zpoaalovecl činitel přechodového proceeu. Pro proudící r'ledlvo plěeae rovnice zachováni energ:j
.1
^«•wj^Jei.álO.
(35)
Pro i - t ý úsek pro střední t e p l o t u chladivá
J - V ^Л „ _ * V * « " S
• o trn qt«.*,T*>
Nyní záleží ne definici ?J . Ole /e/ položí** T j - t* л*
(36)
s rovnice (36) přejde ne tvar
«'«'it* - €.***>
Pro teplotu stěny trubky lze peát bilanční rovnici
*.ЛА*-£- •' ° < -Л
(Эв
'
Z» předpokladu, že nabude** řeilt rovnici pro stěnu trubky a uvezujeee pouze Její tepel nou kapacitu doetan*** pro chladivé i Л**
«'«*
**"-
* *-*S
i6
«.' - 4*"*»
S '
(39)
к modelu potrubí lze jeětě přistoupit obdobně jako v práci /9/. Pro teplotu stěny potru bí, za předpokladu Jejího parabolického rozloženi lze p*át «T 1
-i
<Т*
«-Я.Л
1 • a
-
t*> с A6 a | [
(
• 3
4k
*°'
*m«.
V případě, že uvážíme postup jeko v předešlém připedi, dojdeme k rovnici (39), V případě použiti rovnice (38) a (40) provedere výpočet přestupu tepla podle vzorce (31) pro e.z. V přlpudě rovnice (39) výpočet přestupu tepla v potrubí neprovádíme,
3.2.2. Transport tepla aezivýměnlky, primární - sekundární okruh Sdíleni tepla maži primárním a sekundárním okruhem Je prováděno pomoci protlproudého mezivýměníku (viz Popis zařízeni ) . Primární tedium proudí v trubkách, sekundární kří žovým proudem v mezitrubkovém prostoru, ve kterém je proud chladivá usměrňován čtyřmi přepážkami. Při výpočtu dělíme mezivýměnlk dle počtu přepážek ne úseky po délce (v případě čtyř přepážek ne 5 úseků) viz obr. 4 . Přitom předpokládáme, že chlodivo v komorách vytvoře ných přepážkami proudí pouze příčně ne trubky. Rovnice pro primární a sekundární médium má v diferenciálním vyjádřeni tvar
P
a po převodu derivaci dle z
^ť>iatt
#т
p
0X
(
^
ne konučné diference přejde n»
(-12)
#r
"
s " J I CII "\%-j b i-lVíCpl-* *r
Vpl
A»,
. . „II CII J j f c l ÍJ4 Vl c pi-Í A»j
» *»
ф 0 II
II 1-Л
(43)
Ve výpočetním modelu musí být model výměníku schopen řeíit změny průtoku v obou okruzích a změny vatupnlch teplot. Vzhledem k poměrně hrubému děleni po délce mezivýměníku je vý hodné použít pro model tepelného toku přiblíženi dle práce / 8 / ve tvaru
*m*U*-
~
4 In —
ч" Kde
q1 -
je měrný tepelný tok ne 1-tém úeeku děleni
q* -
Je měrný tepelný tok v
q" -
Je měrný tepelný tok v i-tém
1-1
bodě intervalu bodě intervalu
Pro výpočet teploty stěny trubky ее používá bilanční rovnice ve tvaru
17
(44,
WV-oS'-O-i
«5,
3.2.3. Přeetup tapla a výpočet tlakových ztrát v aazlvýaěnlku Přeetup tapla v aazlvýainlku Je realizován konvakcl, a to jednak v trubkách na atrani priaárnlho aédla a v nežitrubkovéa prostoru při přičnéa prouděni. Pro prouděni v trubkách platí vztah Olttue-eoeltera - obdobně Jako v aktivní zo*ně. Pro případ příčného prouděni užívána výraz z /10/ pro avazak přlCně obtékaných trubak va tvaru
nu f - oyéi •.£•* »*J' S> 0 ' Je v. Pro néi případ platí aj/aj - 1 < 2 «
e/d - 1.3
(46)
ex/d - «2/d e # • (a 1 /a 2 ) 1 '' 6 • 1
tj. náě případ, pro který
- 0.6 první řada ; 0.7 druhá řada ; 1
třatl a dalál řady .
Pro výpoíet hydraulického odporu dle /10/ užlváae náeledujiclch výřezů pro trubky v laaináml oblaati; t •
(47)
a v turbulentní pro hladké trubky; « - O^teVte
pro
R - ш 4<103
_
105
(48)
nebo < - «за ! * • * • - i^»)- 2
p r o
R
. .
4#103
_
10i2
( 4 9 )
Pro přlSně obtékaný ovazek trubek pletl pro naěa uepořádánl dla /10/ .-0,37 (50)
nL • 1И8М Pro
(Pro podnlnky aazlvýaěnlku doporučeno v / 1 0 / )
e/d < 1.44
(u náa •
1.3)
a
•> « <*MJ*»T>
je
A pro naěa pareaetry j a С " 5.1859 , Rovnice (50) přejde va tvar ? 0 - S,ttB» lfca"0'a7<« • l> (51) kde
z - j# počat řad trubak
Výpočet tlakové ztráty od alatnlch odporů Je určen z tabulek odporů, např, /li/.
1.8
3,3. Výpočet hydrodynamiky okruhů Při výpočtu hydrodynaalky okruhu vycházíme z teorie prOtoku nestlačitelného nédla určitou sítí /12/, v naiea případ* pak např. větvený» prleárnle okruhee (viz obr. 1 ) . Označte» al tlaky v aletech větveni a pro každý úsek napiSeae integrální rovnici hybnos ti. Тек dostáván» následující soustavu rovnic. Pro kanál" a.z, a obtok a.z.
ii*T
* •
Pro potrubí eezi reaktoree a rozvětvenin do cirkulačních čerpadel
I , ^ * í * -^a" "i" *
(53)
• *
Pro potrubí s cirkulačními čerpadly
5Í S71 - V ^
- УГ* * 'J* *
J
•*'-•*«
<54>
Pro spojovací potrubí mezi čerpadly a větvením do nezlvýněnlko
Pro potrubí meziv/měnlků
Ro/nlce (52) - (56) představuji a R • л » пнсС * l rovnic o etejném počtu neznámých, P -otož» hodnoty x 1 až x5 jsou také neznámé, Je třeba Je určit. К tomu použijme platnoeti zákona zachováni haoty. To znamená, že «usi platit:
19
с déle nusl platit:
ж
ж
1 +
ж
**ж4**ат°
2 +
(58)
Rovnice (57) a (58) představuji souatavu pěti rovnic o pěti neznámých ( Opravou a sumaci rovnic (52) - (56) doatanaaa
5Г1" «, 2
l
-ляс * 2 ' " VT* * ^
1-5)
~i •oc
Л^-с^-л* ii' (59) k-l
k-l
4
k-t
'k
Dosazením (59) do (57) dostaneme aouetavu pro
2
t
-
"
, ze které vyjaO'lme
Ь
<m>_
«1
5
"
1 • 1,...н»
a
(60)
k-í a
je pečet úaekO, na které je rozdílen celý okruh.
Výrazy doaadiaa do rovnic (52) - (56) a tuto soustav'* řešlae. Stejný poatup použijeae 1 v případě sekundárního okruhu. Práce clrkulaCnlch čerpadel ja dána jejich charekterietlkou. и hlavních clrkulb^.^jh Čer padel v jadarných alaktrárnách ее užívá tak zvané úplné charaktortatlky, které poplauje chováni Čerpadla va viech rožlaach práce. Podrobněji popaené ratlay práce Čerpadla jaou ntpř. v práci / 9 / , Zda vtek je eituacs jednoduěěl, nabof v případě poruchy Části Čerpa del jsou ne větvích, kde jsou vypadlá Čerpadla, zpětné klapky, které zabráni zápornému průtoku chladivá. Pro LVR-15 jasu udány charaktarlatiky Čerpadel va /13/ a jaou uvedeny pouze v oblaatl, kde Čerpadlo normálně pracuje. Za předpokladu správné funkce zpětných klaptk js tato charakteristika doataCujlcl. За zda věak jeden probléa. V případě hava rijních Čerpadel jaou otáčky elektromotoru regulovány v závislosti na potřebě vhodného h*"«rijnlho dochlazovánl. Rjzmezl zrnin ja od 770 - i 450 ot/ain . Charakteristiky pro tyto režimy jsou ne obr. 5 . Charakteristiku Čerpadla můžeme peát ve tvaru i 4a<0) • m • bQ • o Q 2
го
(61)
v p ř i p a d á z á v i s l o s t i na o t á č k á c h , pak va t v a r u та2
AB
•
cQ2
bQu •
( 6 2
'
нес* V ý r a z ( 5 4 ) j e možno d o s a d i t do r o v n i c za Л р (Q, <- ) . Pro v ý p o í a t o t á č e k č e r p a d e l s l o u ž í ve
rovnice energie pro r o t u j í c í
soustrojí,
kterou
pisene
tvaru Ли l
m ě> " V t » " S c C " E " i t r e t .
Kde м
(63)
l z e v p ř í p a d e a s y n c h r o n n í h o n o t o r u na s t ř í d a v ý proud psát v e t v a r u ( d l e / I V ) 9p0 2 i»_/'»:
motor M a»tor - y ^ - - " '
-bo
2
"kr ^ ~
ř U < T > l 2 ^ f« l3 ( Т Г - J (re??) (64,
2
v p ř í p a d ě z n a l o s t i momentové c h a r a k t e r i s t i k y м . г я ( 0 , < " )
se t e n t o č l e n r o v n i c e o d e č t e
přímo z n i . N e n l - l i d á n a , Jako v nese» p ř í p a d ě , j e nutno noaent u r č i t
ze vztahu / 9 / .
e др<в,ш)
(65
•w--=*^— z t r á t o v ě aomerty * e s k l á d a j í
>
z ventilačních a treclc'i ztrát 2 j e úměrný ~ .
notoru čerpedla s elektrc—
m o t o r u . Moaent v e n t i l a č n í c h z t r á t
4 . NUMERICKÉ Ř*EŠ*ENÍ SOUSTAVY DIFERENCIÁLNÍCH ROVNIC všechny r o v n i c e v p ř e d c h o z í c h k e p i t o l á c h p ř e d s t a v u j i gouatavu n e l i n e á r n í c h n í c h r o v n i c . Za p ř e d p o k l a d u , že sa k o e f i c i e n t y
diferenciál
t ě c h t o r o v n i c mění p ř i časové
lntegreci
( v i n t e r v a l e c h i n t e g r a c e ) p o n a l u , l z e p o u ž i t metod ř e i e n l t y p u Runge K u t t a ( R K ) , J i ž dlouhodobě p r o t u t o p r o b l e m a t i k u j e p o u ž í v á n a metoda RK v Marsonové úpravě s m ě n i t e l n o u délkou kroku
integrace.
Výpočet d l e t é t o natody sa p r o v e d l
*n14 '
y
následovně
^66>
»4 * е Ч д * * 4 4 * 4 1 *
kde
k
14 -
f<
" n ' "n4*
4 4 " "*n • I*' "n4 * 3 hk l4 > "э4 - « V * * * ' "»4 * . * * I 4 * « K l » k
44 " " " . . * »*' V l * -**14 * - 4 4 '
S 4 " ""» *
h
' y «4 * ***M " 1"ЧД *
21
2hk
«4 >
kde je
i - index rovnice h - kioH integrece n - číslo časového kroku
Metoda jt 4, řádu a odhadnutá chyba je
U
* S b ^ M - "'ЗД * № 4 4 " «ЧУ
(6-,
Výpočet probíhá tak, že Je-li r n t l — 0.02c , krok Integrace se zdvojnásobí; je-li T •> f , krok integrace se pull. Je-li tato metoda aplikována na nelineární diferen ciální -ovnic», odhadnutá chyba je větií než skutečná lokální chyba. Nebo lze použit во— dlflkovanou metodu RK v Mersonově úpravě majíc difikovanou majícii tvar tvar /15/, kde výpočet k.-, . se nepro— vádi a k, , se nahradí z předchozího kroku vztahem
Schéma vypočtu TOUTO metodou je ukázáno na obr. 6 .
5. POPIS V?POČETNÍHO PROGRAMU к řešeni zadané probleaatiky Jsme použili dva výpočetní programy. 1. Programy pro výpočty stacionárních stavů aktivní zóny (program STACH) 2. Programy pro výpočty přechodových procesu (programy CI, C2 , 03)
5.1. Výpočetní program ЗТАСЧ Program je napsán v jazyce FORTRAN pro pro počítače typu 1SEP. 3e upraven tak, ie Jej lze ovládat i ~. terminálu pod systéaem TSO, Výsledky lze zapisovat ve formě tabulek na disk či magnetickou pásku a pak pomoci grafických programu vyhodnocovat. Programem na základě zadaných výkonu reaktoru, rozsahu stacionárních průtoku a vstupní teploty do a.z. se vypočte rozděleni výkonu pro zadané kazety a přerozděleni průtoků v kanálech kazety. Pak iteračnlm způsobem se spočte rozlezeni teplot jak po poloměru kazety, tak po výSce (pro axiální úseky děleni) paliva, pokryti a chladivá. Dále se urči koeficien ty zásoby do povrchového varu (dle korelaci Tabulka č. 3) a zásoby do krize varu (dle korelaci Tabulka č. 4 ) , Popis použiti programu a popis vstupní pásky dat bude uveden v /1/.
5.2. Výpočetní program LVR15-0 (Cl, C2 , C3) Pro výpočet přechodových procesů v primárním okruhu byl sestaven výpočetní program LVR15-0, řeěící časově závlalé diferenciální rovnice uváděné v předchozích kapitolách pomoci metody Runge Kutte-Merson. Program je složen z programu STACH, který napotitdvá stacionární stav, řeší integrované rovnice bez časových derivaci itaračnl metodou. Určujícími hodnoteml pro primární okruh Jsou výkon reaktoru, vstupní teploto do reak toru, průtok primárním okruhem, protek sekundárním okruhem a vttupni teplota do mmzívýměnlku na sekundární straně. Výpočet stacionárního stavu je pak použit pro řeěenl přechodového sravu. Podrobnější popis programu. Jeho stavby a vstupní pásky dat je v /1/. Programem je možno počítat následující přechodové procesy; - poruchy reaktivity - poruchy průtoku chladivá na primární straně způsobené výpadky čerpadel.
Z2
p f i v í r i-im č i ocevír 'mim vert 116 - zviny vykoni. ' v i z změny r e a k t i v i t y ) - změny vstupní t e p l o ' y do •ezivýměniku na sekundární straně - změny prutoku sekundárního chladivá. -o.;rem j e sestaven t a k , trn l z e s nla provést přerušeni výpočtu a opětný r e s t a r t , což -••otři provádět роя*rně dlouhé výpočty. Výsledky se zezn««emvajl do pole. které Je za pisováno na disk č i «agnát tekou pásku. Tla j e pak aožno výsladky dále zpracovávat ( t i s k - o , ; í l graficky z p r a c o v a t ) .
5. .:*.'?^ vede-: metodika a rovnica b y l y , jak j i ž bylo popsáno, využily pro sastavanl výpočetních programu pro h a v a r i j n í analýzy reaktoru LVR-15. Ргодгаяу byly odladěny a byly s n i a l spo— í t e - y ř*dy vypočtfl pro potřeby bezpečnostní zprávy / Z / .
;з
7. 3EZNAM ^OUŽITf LITER, .URY /
1/
Macek, 3 . - Malacké, M. : Menu. 1 výpočetních programu pro výpočty ataclon írnlch a přechodových procesu v LVR-15. Zpráva Ů3V, 1989 (bude publikováno)
/ 2/
Macek, 3 . - Malacké. M. : Analýze výsledkQ bezpečnostních rozbore LVR-15. Zpr.-wa OJV, ffež, 198R (bude publikováno)
/ 3/
Macek, 3 . - Pfann, 3 . : Výpočtový kód DYMO-VVER pro řešeni přechodových procesu v reaktorech VVER p ř i výpadku hlavních cirkulačních čerpadel. u3V 5329 T, 1980
/ 4/
3 a í i n , A . F . : I z e ě r e n i j e raspradelenlja skoroetěj po sečeniju četyrechtrubnoj TVS - IRT.M. Report IA^ 2341, Moskva 1973
/ 5/
Kolektiv autoru: I s s l e d o v e t é l s k i j vodo-vodjenoj reaktor s TVS t i p e IR7-M. rasčety teplovych režlmov. Report IAE 15/682. Moskva 1974
/ 6/
Malacká, м, - Macek, J . : Korelace přestupu tepla pro have 1 j n l anelýzy LVR-15. OJV, Sež 1930 (bude publikováno)
/
Mecek, . ' . - Malacká, M. : Progress report kontraktu č . 4355/RB za období 1 . duben 1986 - 30 znřl 1 9 8 8 , . s . 8'J - 108. u3V Ř"ež, 19R8
7/
/ 8/
Macek, 3 . : Přechodové a h a v a r i j n í procesy v Jaderné elektrárně s rychlý» reaktorem chlazeným sodíkem. fl3V 7258 T, 1984
/ 9/
Pfann, 3 . - Macek, 3 . : Hydrodynamika havarijního dochlazovňnl sodíkem chlazeného rychlého reaktoru. 3aderná energie 2 1 , 1975, s . 3
/10/
K i r i l l o v , P . L . - Ouriev, 3 . s . - Bobkov. V . P . : rasčetem. Eněrgoatomizdat, Moskva 1984
/11/
Idelčik, I . E . : j e n i j e , 1975
/12/
Macek, 3 # : Hydrodynamika a k t i v n í zóny a primárního okruhu experimentálního reaktoru LVR-15. Zprava Ú3V. Bude publlkov.no v r. 19R9
/13/
Projektová dokumentace LVR-15, 1986
/14/
Syromjetnlkov: Rezley raboty aslnchronnych a slnchronnych e l e k t r o d v l g a t i l e j . Moekva, Goaenargolzdat, 1963
/15/
Chai, A . G . : Modified Marson's integration algorithm which saves two evalutions at each step), Simulation, March 1974, s . 90 - 92
/16/
Be?, G.A. - Kočanov, A . S . - Kabanov, L . P . : Moakve, Enargottomlzdat, 1985
/17/
Iveěkevič, A.A.: K r l t l č a a k l j a taplovyje po okl i I n e f f i c i e n t t a p l o o t d a i i p r l k l p j a n i i židkoati v kanálech v ualovijach vy. jídínnogo d v í ž a n i j a , Taploanergetika, 8, 1961, е . Ю, t . 74 - 78
Spravočnik po těplogidravličesklm
Spravočnlk po gldravllčeskim s o p r o t l v l a n l j a m . Moskva, MaSl o s t r o -
24
I s s l e d o v e t ě l s k i j a jadernyje reaktory.
/18/
Mc Adees, W . H . aj.: Haat Transfer at High Rates to Water with Surface Boiling, Industrlsl and Engineering Cheelstry. 41, 1949, c. 9, s. 1945 - 1953
/19/
Rlcque. R. - Slboul, R.: CEA-R-3894, Mai 1970
/20/
Rohssnow, W.M.: Host Transfer with Boiling. Modern Oevelopwont* in Heet Trenofer, Acedeelc Press, 1963
/2l/
Mlrshsk, S. - Ourent, W.S. - Towel1, R.H.: Oevelopeent Report, DP-355, 1959
/22/
Miehiaa. :c. - Niehihere, H.i The Effect of Flow Direction and Magnitude on CHF for Low Preeaura Wetor in Thin Rectangular Channala. Nuclear Engineering end Oealgn, 86, 1985, e. 165 - 181
/23/
Ornetskij, '-«.P.: vlijanlje ekorostl žldkosti ne veličinu •ekeleelnoj teplovoj nogruzkl prl vynuždennow potоке kipjeííej židkostl. Trudy Institute teploenergatlki AN USSR, 1950, c. 2, a. 30 - 36
/24/
whittle, R.H. - Forgan, R.: A Correlation for the Minima in the Pressure Crop Versus Flow»Rate Curves for Sub—cooled Watar Flowing in Marrow Heated Chonnels. Nuclear Engineering end Deelgn, 6, 1967, s. 89 - 99
/25/
Winkler, H.t Thsrnlsch» Belestung dar Brenneleeente. EIR Report, TM-SR-106, December 1976
/26/
Progress in Haat and Maaa Tranafar, vol. 6 - Procaadlnga of the International Symposium on Two-Phaae Syataa, Haife, 1971, Pergewon Prese 1972. ». 21
/27/
Msylnger, F. - Sched, 0. - weies, E.: In Boiling Watar. EUR 3347 a, e. 102 - 104
/28/
Gawblll, W.R. - Bundy, R.D.: Heet - Tranafer Studies of Water Flow in Thin Rectangular Channala (Part I - Heat Trenefer, Burnout and Friction for '.vatar in Turbulent Forced Convection). Nuclear Science and Engineering, 18, 1964, e. 69 - 79
Ebullition locale de l'eeu en convection forces.
25
Heat Flux at Burnout AEC Research and
Investigation» into the Critical Heet Flux
8 . SEZNAM TABULEK A OBRAZKB T
ab. 1
Rozdilant rychloati v kanálach t<*ltrubkové a Ctyřtrubkové kazaty zašeřené experimentálně /i/
Tab, 2
Rozdělaní r y c h l o a t i v kanálech tři trubkové a Ctyrtrubkové kazaty d l a výpočtu
Tab, 3
Koralaca pro topletu atony p ř i povrchovém varu
Tab, 4
Koralaca pro k r i t i c k o u huatotu tapalného toku
Obr. 1
Schéae prlearnlho okruhu
Obr. 2
Provozní konfigurace a k t i v n í zóny
Obr. 3
PřiSný raz Ctyřtrubkovýa a třltrubkovýa palivový* clénkee typu IRT-2M
Obr. 4
Mezlvýaěnlk aazl p r i a á r n l a a eekundérnl* okruhaa
Obr. 5
Charaktarlatlka čerpadla
Obr, 6
Blokevé echéaa Integrace aatodou Runge-Kutte-мегеоп a aodiflkovanou «etodou R-jnge-Kut ta-Meraon
гь
Tabulka č . Rozdělaní
1 r y c h l o s t i v k a n á l e c h t ř í t r u b k o v é a č t y ř t r u b k o v é k a z e t y změřené
experimentálně
/V
Třítrubková p ř í m ý úsek Clalo kaná lu
Prů točná plo cha 2 cm
Rychloat
m/e
kazeta
rohový úsek Průtok
Clslo kaná lu
Prů točná Plo cha 2 cm
m /hod
1
1.16
0,7
0,3
1
-
2
3,51
1,71
2,15
2
2.'5
3
5,49
1,90
3,80
3
4
7,47
1,77
4,80
5
4,23
1,92
2,9
c e l k o v ý úsek
Rych lost
PrOtok
m/s
m 3 /hod
-
Celkový prfltok 3 и /hod
Cel ková prů točná ploché 2 cm
Střed. rych lost
Celkovv koefi cient OdpO- ; ru !
r../s
-
0,3
1,16
0.7
1,7P
1,6
3,75
5,96
1,75
5.52 ,
2,83
2,19
2,25
6,05
8,32
2,02
4,14 i
4
3.21
2,19
2,55
7,35
10,68
1,91
4,62
5
2,87
2,36
2,45
5,35
7,1
2,09
3,85 !
Prů točná plo cha 2 cm
Rychloat
PrOtok
Celkový prOtok
m/s
m3/hod
лГ/hod
Cel ková prů točná plocha 2
0,33
2,01
0 , ЛС
32.7
f
Střed, i C e l rych kový lost koefi cient odpo, ru m/s
Pro tčená pic cha 2 cm
Rychloat
PrOtok
m/s
m3/hod
2,01
0,46
0,33
2,43
1,93
1,69
1,10
2,16
0,86
2,55
3,53
2,ОС
4,19
3,51
1,79
2,26
2,45
2,03
1,79
4,05
5,96
1,39
4 , 74
5,49
1,79
3,55
2,83
2,21
2,25
5,80
8,32
1,94
7,47
1,86
5,00
3,21
2,21
2,55
7,55
10,68
1,96
4,38
4,23
1,92
2,92
2,87
2,30
2,39
5,31
7,1
2,09
3,91
Cislo kaná lu
27
01.13
|
4.5
Tabulka č. 2 Rozdělaní rychloatl v kané.ach třltrubkové a ítyřtrubkové kazaty dla vypočtu 2 celkový prQtok Q • 1 950 m /hod , relativní prutok a.z. 80 % , počat kazet v a.z. 28
Ctyř*rubkovA kazeta Clalo kanňlu
Q a 3 /nod
я
m
Q « 3 /hod
и/в
-
a/»
-
i
0,75
1,037
*
5,8
4,56
0,68
1,64
9,21
4,29
9,53
3,98
3
i
Třltrubkovň kazeta
4
13,2
4,40
13,76
4,59
5
17,2
4,46
16,72
4,35
6
12,07
4,73
12,17
4,76
i
28
Korelace pro teplotu a t i n y p ř i povrchovém varu
1 Autor
Vztah
Meze p l a t n o s t i
/lit./ 1
Beí-Kocenov— Kabanov
q - do 10
7
-2 VI n
* w -T. et *<'«i-O.10eT eet > O ' 3
/16/
i
I p - (0,02 - 1 7 , 8 ) . 1 0 6
Iveěkevlč
n • ( 0 , 3 - 59)
/17/
m a"
Pa 1
q - ( 5 8 1 5 - 3 7 , 2 1 6 . 1 0 6 ) IV m"2
crBat*273>0'aoyc2a.»>0'eB.
* Tsub ' (°~
.
150
> °C
x • 0 - 0,9 dhu - (0,0043 - 0,130)
m
1 - (0,023 - 4 , 9 ) m P r - 0,004 - 25
p - (0,21 - 0,62).106
Mc Adana 0 ae9
/18/
я - ( 0 , 3 - 11,0)
T w -T eet *<<»^JB5'> '
Pa
m s"
Д Т , . (11 - ГЗ) " Sub * '
1
°C
d. - (0,0043 - 0,0132)
m
p - (0,13 - 0,51).106
Pa
• Ricgua-Slboul (Fabrega)
т^-т^^да,0^^.»
w - (Я - 25)
/19/
q -
(5,6
-
m a"
18,3)
^Tsub " (31 "
82
1
IV ÍST2
> °C
d « (0,002 • 0,004) 1-0,16
!
Rohaeno* /20/
29
m
m
p - (0,1 - 16,7).l06
Pa
Tabulka í. 4 Korelace pro kritickou huatotu tepelného toku
Vztah
Autor
Maze p l a t n o s t i
/lit./
Bat-Koienov-Kebenov
p \r-7rf7ieV
/16/
Geablll /26/,A7/,/28/
j
Sr"Sb*4rc «^b-o,MSJvpec0«oC<prpe>^>0'2a
(1 - 2l,6).106
Pa
o.w»(5-30).10
3
kg «Г2 s "
Í T . " euo
-
300) '
l( 3 0
°C
p • (0,03 - 20,4).106
Pa
w .
- 1
Д
(0,015 -
53)
T
sub • <° "
249
1
m a °C
>
.tt-Kp./'p > 0 , 9 2 3 /<2Sl > » * С * sat* с v
i
q , та<Г . - T 3 тс w.kr с Т Mi ranek
!
/21/
Í
.
.•37JnCp;'óeeS>-S4
p ч к р -«,51.10 6 а-КМ19в»0«*0,0<»14ДТ в и Ь >. .<1-И,#.10"вр>
w • (1,5 -
13,7)
o - (0,28 -
1).107
<4 T . • sub
Miehima-Niehihara
i !
/22/
«Vr- S
P~
°*> c
m »
75) °C '
dh.
(0,0053 -
0,0117)
p -
atnoeférický
p.w-(7-610)
q - do 1 , 3 . 1 0 6 .
• (20 -
w m~2 100)
"C
pro Q<0 c
qcr-OČ»MSlvi2peKípl-pg>*>0'*/
Omatakij /2 3/
p • 0,1.10
(Pfann)
^-e^.io'w+e^a.io /
0
•p1)
0,a
)
30
P#
w • (0,9 - 4,6) *ln • °
m
kg m"2 a" 1
4kr-<,*2'»,°B«te.t-1c>^v>6'3>««cf T
- 1
W m" 2
(5 -
v
Pa
-1 m s"
Tabulka č. 4 - pokračován i Korelace pro kritickou huatotu tepelného toku při nastablllté proud»!
Autor
Kaze platnosti
Vztah
/lit./ p • (0,12 - 0,17).io
whittle-Forgan /24/
^аалм^жг^-i^).
*VV
t4
w • (0.6 - 9,1)
n a
Pa -1
q - (0,42-3,40).?06 W m~2
V c,l. 1
(35-75)
°C
- (0,406 - 0,61)
m
z • (0,0014 - 0,00322) m
p - (0.12 - 0,15).10"
Winkler i
/25/
0
«^.-<-»^в*<ив,13-1,104Тс д,,^ "") 10*
я - (0,5 - 5)
m a
Pa
-1
q • (0,2 - 2,1),106 W m~2 c,in
(40 - 60)
"C
z - (0,00223 - 0,00323) m
31
г гг г Obr,
1
Scheme
priBirtrniho
okruhu
п
3-trubkcra eei.cf t - t r u b k o r i .ekce rvtřenitíl > centrálo vzduchovnu uutlnnu S«I,ČNO»J Oi.řovocí kanál • 9 60 ми
АО «iileeetickj 1
Obr #
2
Provozní
konfigurace
32
oktlvnl
z6ny
icCu].tor
nvutronevý zdroj
í ig&>
^
Nf 4 7 l \
Vl
<\| l i *> •*.
€;
V2=
^
б1?
Obr, 3
Příčný f»z č t y f t r u b k o v y » • t ř l t r u b k o v ý » palivovým ei.ínkwn typu IRT-2M
Obr, 4
MazlvýnAnlk nazi primárním • sekund* rni;n okruhem
33
charakteristika čerpadla эоо
**U»k[J/kg]
40
60
76
80
100
120
průtok [l/s] 770 ot/miij
-*— 1886 ot/mln
Obr, 5 Ch#r#kt#rletik» í*r»*dl»
34
-*
1460 ot/min
CONT =. FALSE
I
kl=hf(tn/yn)'3
TRUE
[k£tf[ Чи J-WnJ VVv-^l *Jhl k2 = h t ( t n » h / 3 , yn +
I
ty/3
k3 = ht( t n • h/3, y n • k.,/2 • b/2V:
k4 = h f ( t n * h / 2 у * 3 у 8 + 9кз/81/3 ^г-уп*3у2-9кз/2»6к4
VhflVh-W/3 Е =k1-9k3/2Uk4-k5/2
CONT=TRUE,
NO
YES
Уп*1 = Угч1"
Е
*n*1 s t n
Ь
•
NO
Obr, 6 Blokové achéaa Intagroeo aatodou Runga-Kutta-Maraei a modifikovanou aotadau Runga-Kutta-Merean
35
