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

ш и теплоносителем. Тепловом поток в горвчбн Си** замедлителе) изменяется по его толщине, увеличиваясь по мере приближения к поверхности охлаждения.

Количество тепла, которое выделяется в ядерном го­ рючем, пропорционально числу делений атомных ядер го­ рючего в единице его объема. Последнее пропорционально потоку нейтронов. Принципиально в реакторе может быть получен очень большой поток нейтронов. Следовательно, может быть получена и соответственно очень больвая теп­ ловая мощность реактора. В действительности же тепло­ вая мощность, которая может быть получена в реакторе той или иной конструкции, строго ограничена.

Рассмотрим, чем же ограничивается тепловая мощности реактора.

С увеличением тепловой мощности реактора возраста­ ют тепловые потоки, растут температуры внутри тепловы­ деляющего элемента и в толщине замедлителя. Для каждо­ го элемента реактора предельная рабочая температура оп­ ределяется свойствами материала, из которого изготовлен этот элемент.

тура будет в центральной части горючего или замедлите­ ля. По направлению потока тепла температура теплоноси­ теля уменьиается. Минимальную температуру будет иметь охладитель.

Величина температуры оболочек и различных прослоек между блоком горючего и оболочкой определяется конкрет­ ными условиями теплопередачи. Несмотря на то что тем­ пература всех частей ТВЭЛ будет ниже температуры в цен­ тральной чести блока ядерного горючего, в некоторых •лдоьях именно температура этж частей ТВЭЛ будет олре-

Н

торе. В реакторах кипящего тш а отвод тепла от тепло­ выделяющих элементов осуществляется кипящим водяным теплоносителем. Основной особенностью этих реакторов является наличие пара в активной зоне реактора. Опыта­ ми было установлено, что среднее по активной зоне объ» емное паросодѳрхание в этих реакторах не должно превы­ шать 20%, так как при больших паросодерханиях наступа­ ет сильная пульсация мощности.

Тепловые нагрузки в тепловыделяющем элементе могут ограничиваться величинами удельных тепловых нагрузок поверхности теплообыена. Так, в случае охлаждения ре­ актора водой максимальная тепловая нагрузки поверхно­ сти охлаждения ТВЭЛ не должна превышать критическую тепловую нагрузку. Под критической тепловой нагрузкой понимается такая нагрузка, при которой происходит пе­ реход пузырькового поверхностного кипения воды в пле­ ночное. Переход к пленочному кипению сопровождается резким ухуднениѳм теплоотдачи, что вызывает перегрев и разрушение тепловыделяющих элементов.

Тепловая мощность реакторов с твердым замедлителем нейтронов и газовым теплоносителем может ограничивать­ ся температурами твердого замедлителя нейтронов.

Таким образом, тепловая нагрузка энергетического реактора ограничивается целым рядом факторов, главнеймижи из которых являются:

-допустимая температура ядерного горючего ;

-допустимая температура оболочек ТВЭЛ;

-температура теплоносителя на выходе из рабочих каналов;

-среднее объемное паросодержаніе в активной зоне ядерного реактора;

-допустимые тепловые нагрузки поверхности охлажде­ ния ТВЭЛ;

48

В- величина, равная------ — ;

Н- высота активной зовы;

Л _ - аффективная добавка.

З т т

Дальнейшее рассмотрение буѵ

деи вести для теолевиделяииих

элеиевтов оиределеиямй геомот-

Рис. 9 . Схожа реактора

рии.

Рабочий канал со стеоимввиии ТВЭЛ

Рассмотри сначала процесс теплопередачи в рабочей

ный диаметр d 0s . Охладитель движется в кольцевом за­ зоре, образованном оболочкой стержня и трубой рабочего канала. Внутренний диаметр рабочего канала обозначен

50

теплоносителем и оболочкой и перепади температур в ма­ териалах тѳпловнделящѳго элемента. При установившемся режиме количество тепла, выделявшееся на длине элемен­ та d z с координатой г , передается от блока ядер­ ного горѵчего через контактннй слой и оболочку путем теплопроводности. С внешней поверхности оболочки ТВЭІ ото тепло передается теплоносители путем теплоотдачи. Поэтому соответствующие перепады температур будут опре­ деляться сведущими уравнениями:

52