Файл: Лабинский Ю.В. Корабельные ядерные реакторы учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.07.2024

Просмотров: 102

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

насыщения всего яа 6 -8°. Если, например, давление в контуре будет равно 150 кг/см2 , тс температура стеюси может составить 347-350°С. Таку* техяівратуру выдержи­ вают многие конструкционные материале, В результате этог* выбор оптимальнаго варианта водо-водяного ядерного реактора целесообразно проводить исходя иг опре­ деленного запаса по критической тепловой нагрузке.

Для расчетов на стадии предэскизного проектирова­ ния при определении критических тепловых нагрузок мо­ жет быть использована известная формула В.А. Зенкевича в В.Н. Субботина [5]

%p =^ o o ( a ; r f( ts- t J о ,зз/

О

-IS

 

 

(108)

 

• t / '- t / '

 

где w f i - весовой расход води*

кг/м2* сек j

 

ИI

V

i t / -

удельный объем пара

и воды на линии насы­

 

 

щения при давлении теплоносителя в реакто­

 

 

ре, ж3/ к г ;

 

 

t

a t r-

теипература насицения,

соответствующая дав­

 

 

лению теплоносителя

в

реакторе, и темпера­

 

 

туре

теплоносителя,

град.

 

Формула (108)

применима при давлениях теплоносителя

1*0-210 кг/см2 и недогреве воды до кипения ІО-ІОС град. Величина критической тепловой нагрузки изменяется

по высоте канала. При входе в канал она имеет наиболь­ шее значение, при выходе из канала - наименьшее. Это объясняется тем, что температура теплоносителя ио вы­ соте канала увеличивается. Действительная тепловая на­

грузка, которую мы обозначаем через

, также ме­

няется по высоте канала [см .(*б)].

Таж как критическая

идействительная тепловые нагрузки являютея функциями

90


координаты 2 » то к запас по критической тепловое на­ грузке иеняетсл по высоте капала.

Условно отсутствия кризиса кипения выполняется,если

Ж

? к р

1

во всех сеченлях рабочего канала.

При оценке запаса по критической тепловой нагрузке

действительная тепловая нагрузка увеличивается с целью учета возиехншс технологических и эксплуатационных от­ клонений. Окончательно запас во критической нагрузке определяете! по форцуле (87), которая может быть запи­

сана в виде

,

 

и

S т і п . ё _

Р

 

'

/

т«х.\г

 

 

 

(Чн* )

(109)

где

mtrj

с

учетов коэффициентов горя­

рассчитывается

 

чего канала, приведенных в табл. 2

$

 

пах.

 

 

 

цг рассчитывается с учетов части коэффициентов горячего капала (си .табл. 2 ), оказывающих влияние на увеличение теплоотвода от поверх­ ности ТВЭЛ к теплоносителю.

По величине (р™ *) * л выбираться опти­

мальный вариант активной зоны водо-водяного ядѳрного реактора. Для выбранного варианта должна быть проворе­ на температура материалов ТВЭЛ.

Температуру оболочек тепловыделжщмх элементов та»

ких реакторов ебмчио ирмходится определять в

два приб­

лижения. В нервом приближения для нескольких

значений

координат*

определяется температура оболочки в


иредиоложелми, что кипение отсутствует. Для участка с пристеночным кииениеи температура оболочки пересчиты­ вается е учетом пристеночного кипения.

§ 13. Особенности теплового расчета ядевных реакторов с кольпевнми и сотовыми ТВЭЛ на стадии предэскизного проектирования.

В корабельных ядерных реакторах могут использовать­ ся рабочие каналы с кольцевыми ТВЭЛ и со сборками коль­ цевых тепловыделяющих элементов. Для расчета темпера­ тур ТВЭЛ и критических тепловых нагрузок необходимо знать распределение теплоносителя и тепловыделений по отдельным кольцевым каналам.

Рассмотрим прежде всего особенности теплового рас­ чета реактора, в рабочих каналах которого находятся оди­ ночные кольцевые тепловыделявдие элементы (см.рис. 13). Часто для таких каналов расходы теплоносителя по внут­ реннему и внешнему каналам определяются таким образом, чтобы получить равенство температур теплоносителя в них в любом сечении рабочего канала. В этом случав рас­ чет кольцевого ТВЭЛ с двухсторонним охлаждением выпол­ няется методом последовательных приближений в следую­ щем порядке:

I . Принимается несколько значений соотнояений рас­

ходов теплоносителя через внутренний и наружные каналы

Gт£ н GтН

2 . Для принятых соотношений

находятся

значения осн и ы

 

92

3 . По зн ачен ія

d f

и

ы_*н

определяются велн-

п вн

£

н

, а

т а к »

значение

г

 

чгаы к ,

Ы.

п

а-

 

 

Rся

 

 

 

 

 

 

 

 

„ вычисляют­

4 . По получения

значения

и

z»

ся нравая и левая части уравнения (75) и наносятся на граф я (рис. 18).

5

. Пересечение кривых,

 

изображающих правую н ле­

 

вую части уравнения (75),

 

определи распределение

 

расхода

теплоносителя нс

 

каналах,

а следовательно,

 

и распределение тепловыде­

 

лении

по

этих каналах.

 

6

. После определен»

? к . и # определен.» рос-

расхода теплоносителя и

пределения расхода тен­

теплов ой нагрузки поверх-

 

ности нагрева при поиецн

ноя; 2 - правил часть

выражения (74) обычны* по-

Уравнения

рядкох хогут быть виредележн температуры всех частей ТВЭЛ для любого сечения хавала г .

Из приведенного выше рассмотрения следует, ‘что для кольцевых ТВЭЛ с двухсторонних охлакхеннеи равенство текнѳратур теплоносителя на выходе нэ наружного и внут­ реннего каналов кокет быть получено нрн вполне опреде­ ленном распределении расходов теплоносителя по каналам

н

 

расходов

С т I Ст . При любых другях сеотнѳнениях

температуры теплоносителя

в любой сечении

г

, хроме

входного сечения г = 0 ,

будут различный для

внешне­

го и внутреннего каналов.

В зтоы случае нѳременныки по

высоте ядерного реактора будут т* н , у * ѵ.

Изменение тепловой нагрузки поверхностей нагрева

93


по оси делает невозможным получение приемлемого для расчетных целей выражения для t n .

В большинстве ядерных реакторов используются коль­ цевые ТВЭЛ, в которых не приценяются специальные ыеры для организации распределения потоков теплоносителя по каналам (щелям). В такИх ТВЭЛ распределение расхода теплоносителя определяется гидравлическими сопротивле­ ниями каналов (щелей). Для этих каналов температура ядерного горючего и материала оболочек может быть опре­ делена приближенным методом в следующем порядке:

1. Исходя из гидравлических сопротивлений внешнего и внутреннего каналов, определяют расходы теплоносите­

ля

С тн

и

О т •

 

 

 

2 . По расходам теплоносителя рассчитывают коэффици­

енты

Ы.ІН

и

ос .

 

г ң

.

 

 

 

 

м

 

г SH

 

3. Принимая в первом приближении

t T

- t r , по

формуле

(19)

определяют

.

г

 

4 .

Используя полученное

значение

по форму­

лам (74) - (75),

определяют температуры

ядерного

горю­

чего t м . Для

тонких блоков ядерного

горючего

и ма­

лых перепадов температур теплоносителя по длине

канала

полученные по этим формулам значения температур

t n

2

иt п будут мало отличаться друг от друга. Перейдем теперь к рассмотрению особенностей тепло­

вого расчета ядерного реактора со сборками концентри­ ческих кольцевых ТВЭЛ. Выше уже указывалось, что подоб­ ные сборки характеризуются двумя особенностями. Одна из них состоит в том, что количество тепла, генерируемое отдельными ТВЭЛ, различно. Другая особенность заключает­ ся в том, что теплоноситель, протекающий между двумя кольцевыми элементами, воспринимает тепло от двух ТВЭЛ.

94