Профилирование активной зоны газоохлаждаемого ядерного реактора с использованием интенсификаторов теплообмена
Необходимость в профилировании активных зон по расходу теплоносителя возникает вследствие исполнения требований по температурным полям в элементах активных зон [1 - 3]. Однако профилирование активной зоны (АЗ) любого реактора неизбежно приводит к увеличению перепада давления в АЗ и энергозатрат на обеспечение циркуляции теплоносителя в первом контуре. Естественным при этом является выбор принципа (условия) профилирования в сочетании с установкой интенсификаторов теплообмена для выполнения требований безопасности при наименьших энергозатратах на прокачку теплоносителя. Результат профилирования АЗ ядерного реактора с идентичными охлаждающими каналами можно предсказать на качественном уровне без детальных расчетов. Поэтому выбор принципа профилирования в этом случае, как правило, не представляет труда и требует детальных расчетов, только если профилирование сопровождается установкой локальных интенсификаторов теплообмена. Иная ситуация возникает, если в АЗ имеются охлаждающие каналы различной геометрии. В этом случае неизбежен детальный расчет влияния профилирования и интенсификаторов теплообмена на изменение температурных полей. Работа посвящена определению изменения максимальных температур стенок охлаждающих каналов высокотемпературных ядерных реакторов с газовым теплоносителем при комбинированном использовании эффектов профилирования массового расхода теплоносителя и установки в каналы интенсификаторов теплообмена. Рассмотрены различные условия профилирования. Использованы полученные авторами расчетные зависимости и методика определения термических параметров теплоносителя и максимальных температур стенок поверхностей теплообмена в системе параллельных охлаждающих каналов. Проведены вариантные расчеты АЗ ядерного реактора ЯЭУ проекта «ГТ-МГР» [4 - б] с охлаждающими каналами разных диаметров. Определены распределения расходов теплоносителя и температур в охлаждающих каналах при различных условиях профилирования с помощью местных сопротивлений и интенсификаторов теплообмена. Выявлены предпочтительные варианты, обеспечивающие наименьшую максимальную температуру стенки наиболее теплонапряженного канала при наименьшем перепаде давления на АЗ. Метод расчета верифицирован путем прямого сравнения расчетных результатов, полученных по предложенному алгоритму, с результатами CFD-моделирования [7 - 13].