Способ определения запасов до кризиса теплоотдачи в сборках с твэлами с двухсторонним охлаждением Российский патент 2024 года по МПК G21C3/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах для нагрева воды, например, в ядерных энергетических установках.

Известен способ определения запасов до кризиса теплоотдачи заключающийся в том, что устанавливают требуемые режимные параметры на входе в тепловыделяющую сборку (ТВС), подводят мощность к ТВС, изменяют мощность ТВС, измеряют температуры стенок твэлов (имитаторов твэл), определяют момент наступления кризиса путем сравнения температур стенок при различных мощностях сборки, определяют критическую мощность при различных параметрах на входе сборки, определяют запасы до кризиса теплоотдачи путем сравнения критической мощности сборки и мощности сборки при номинальных параметрах, причем за кризис теплоотдачи принимают первое, по сравнению с нормальным режимом теплосъема, непропорциональное изменению мощности, повышение температуры стенки, связанное с ухудшением теплоотвода от имитатора твэл (Ф.Я. Овчинников, В.В. Семенов «Эксплуатационные режимы ВВЭР», М., Энергоатомиздат, 1988. с. 133).

Предположение о том, что условия возникновения кризиса формируются всей совокупностью параметров потока, составляет основу гипотезы глобальных условий. В этом случае запасы до кризиса определяют по критической мощности.

Основной недостаток такого подхода заключается в том, что практически невозможно подобрать на экспериментальной сборке все условия имеющиеся в реакторной установке (РУ) и, следовательно, получить правильные запасы до кризиса. Например, известно, что критические тепловые потоки (КТП), (q_кр) зависят от распределения теплового потока по длине твэла, при этом мощность может быть значительно ниже, чем для твэла с равномерным тепловыделением (Кириллов П.Л., Песков О.Л., Пометько Р.С., Болтенко Э.А. «Расчет критической мощности парогенерирующих каналов с неравномерным тепловыделением по длине», Теплоэнергетика, №5, 1981).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения запасов до кризиса теплоотдачи в каналах ЯЭУ заключающийся в том, что устанавливают требуемые режимные параметры на входе в тепловыделяющую сборку, ТВС, подводят мощность к ТВС, изменяют мощность на ТВС, измеряют температуры стенок твэлов (имитаторов твэл), определяют момент наступления кризиса путем сравнения температур стенок при различных мощностях сборки, определяют запасы до кризиса теплоотдачи путем сравнения КТП и тепловых потоков при номинальных параметрах на выходе сборки, причем КТП определяют

на вогнутой или выпуклой теплоотдающих поверхностях твэлов (1. Ю.А. Безруков и др. Исследование критических тепловых потоков в пучках стержней применительно к реакторам типа ВВЭР. В сб.докладов Семинар ТФ-74. Исследования критических тепловых потоков в пучках стержней. М.: Совет экономической взаимопомощи. Постоянная комиссия по использованию атомной энергии в мирных целях. 1974 г., 2. Э.А. Болтенко, Р.С. Пометько Исследование кризиса теплообмена на модели ТВС альтернативного топлива для ВВЭР-1000. Препринт ФЭИ-2774. Обнинск - 1999 г.).

Основной недостаток способа заключается в том, что коэффициент запаса, определяемый как q_кр/q_лок имеет смысл только для фиксированных, неизменных номинальных параметров и не может быть реализован, как в нормальных режимах работы, так и в переходных или в аварийных ситуациях.

Предлагается способ определения запасов до кризиса теплоотдачи в сборках с двухсторонним охлаждением твэл заключающийся в том, что устанавливают требуемые режимные параметры на входе в тепловыделяющую сборку, подводят мощность к сборке, изменяют мощность сборки, измеряют температуры стенок твэлов, определяют момент наступления кризиса путем сравнения температур стенок при различных мощностях сборки, определяют критическую мощность при различных параметрах на входе сборки, определяют запасы до кризиса теплоотдачи путем сравнения критической мощности сборки и мощности сборки при номинальных параметрах, причем за кризис теплоотдачи принимают первое, по сравнению с нормальным, режимом теплосъема, повышение температуры стенки, отличающийся тем, что после достижения кризиса на одной из поверхностей, например на выпуклой, повышение мощности продолжают, после достижения кризиса на обеих поверхностях повышение мощности прекращают. Мощность, при которой кризис возникает на обеих поверхностях, принимается за критическую. Если кризис не возникает на второй поверхности, продолжают повышение мощности подведенной к сборке. Повышение мощности прекращают при достижении температуры на одной из охлаждаемых оболочек выше предельной Тоб≥Тпр. В этом случае за критическую мощность принимается мощность, при которой температура одной из оболочек достигает предельной.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в определении запасов до кризиса теплоотдачи в сборках с твэлами с двухсторонним охлаждением.

Достижение технического результата обеспечивается за счет того, что определяют, на основе измеренных температур теплоотдающих поверхностей, критическую мощность сборки, причем, за кризис теплоотдачи принимают первое, по сравнению с нормальным режимом охлаждения, непропорциональное увеличению мощности, изменение температуры стенки одной из теплоотдающих поверхностей, определяют запасы до кризиса теплоотдачи путем сравнения критической мощности сборки и мощности сборки при номинальных параметрах, после достижения кризиса теплоотдачи на одной из поверхностей, продолжают повышение мощности подведенной к сборке, определяют запасы до кризиса теплоотдачи сборки, причем за критическую мощность сборки принимается мощность, при которой кризис теплоотдачи возникает на обеих теплоотдающих поверхностях. Если кризис не возникает на второй поверхности, продолжают повышение мощности подведенной к сборке. Повышение мощности прекращают при достижении температуры на одной из охлаждаемых оболочек выше предельной Тоб≥Тпр. В этом случае за критическую мощность принимается мощность, при которой температура одной из оболочек достигает предельной.

На фиг. 1 показан электрообогреваемый имитатор твэл, на котором будут проведены эксперименты по определению запасов до кризиса теплоотдачи для твэла с двухсторонним охлаждением твэл. Определение запасов до кризиса теплоотдачи в сборках с двухсторонним охлаждением твэлов осуществляется следующим образом. Устанавливают режимные параметры на входе в тепловыделяющую сборку, подают мощность на тепловыделяющую сборку. Мощность подводят путем пропускания электрического тока через трубку 1. Изменяют мощность сборки, измеряют температуру вогнутой и выпуклой теплоотдающих поверхностей твэлов, определяют, на основе измеренных температур теплоотдающих поверхностей, критическую мощность сборки, причем, за кризис теплоотдачи принимают первое, по сравнению с нормальным режимом охлаждения, непропорциональное увеличению мощности, изменение температуры одной из теплоотдающих поверхностей. Определяют запасы до кризиса теплоотдачи путем сравнения критической мощности сборки и мощности сборки при номинальных параметрах. После достижения кризиса теплоотдачи на одной из поверхностей, продолжают повышение мощности подведенной к сборке, определяют запасы до кризиса теплоотдачи сборки, причем за критическую мощность сборки принимается мощность, при которой кризис теплоотдачи возникает на обеих теплоотдающих поверхностях. Если кризис не возникает на второй поверхности, продолжают повышение мощности подведенной к сборке. Повышение мощности прекращают при достижении температуры на одной из охлаждаемых оболочек выше предельной Тоб≥Тпр. В этом случае за критическую мощность принимается мощность, при которой температура одной из оболочек достигает предельной. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет правильно определить запасы до кризиса теплоотдачи в сборках с твэлами с двухсторонним охлаждением.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах для нагрева воды, например в ядерных энергетических установках. В способе определения запасов до кризиса теплоотдачи в сборках с твэлами с двухсторонним охлаждением устанавливают режимные параметры на входе в тепловыделяющую сборку, подают мощность на тепловыделяющую сборку, изменяют мощность сборки, измеряют температуру вогнутой и выпуклой теплоотдающих поверхностей твэлов, определяют, на основе измеренных температур теплоотдающих поверхностей, критическую мощность сборки, определяют запасы до кризиса теплоотдачи путем сравнения критической мощности сборки и мощности сборки при номинальных параметрах. После достижения кризиса теплоотдачи на одной из поверхностей продолжают повышение мощности, подведенной к сборке, определяют запасы до кризиса теплоотдачи сборки, причем за критическую мощность сборки принимается мощность, при которой кризис теплоотдачи возникает на обеих теплоотдающих поверхностях. Повышение мощности прекращают при достижении температуры на одной из охлаждаемых оболочек выше предельной Т_об≥Т_пр. В этом случае за критическую мощность принимается мощность, при которой температура одной из оболочек достигает предельной. Техническим результатом является повышение точности определения запасов до кризиса теплоотдачи в сборках с твэлами с двухсторонним охлаждением 1 ил.

Способ определения запасов до кризиса теплоотдачи в сборках с двухсторонним охлаждением твэлов, заключающийся в том, что устанавливают требуемые режимные параметры на входе в тепловыделяющую сборку, подводят мощность к сборке, изменяют мощность сборки, измеряют температуры стенок твэлов, определяют момент наступления кризиса путем сравнения температур стенок при различных мощностях сборки, определяют критическую мощность при различных параметрах на входе сборки, определяют запасы до кризиса теплоотдачи путем сравнения критической мощности сборки и мощности сборки при номинальных параметрах, причем за кризис теплоотдачи принимают первое, по сравнению с нормальным режимом теплосъема, повышение температуры стенки, отличающийся тем, что после достижения кризиса на одной из поверхностей, например на выпуклой, повышение мощности продолжают, после достижения кризиса на обеих поверхностях повышение мощности прекращают, причем мощность, при которой кризис возникает на обеих поверхностях, принимается за критическую, если кризис не возникает на второй поверхности, продолжают повышение мощности, подведенной к сборке, повышение мощности прекращают при достижении температуры на одной из охлаждаемых оболочек выше предельной Т_об≥Т_пр, причем в этом случае за критическую мощность принимается мощность, при которой температура одной из оболочек достигает предельной.