Моделирование процесса остаточного энерговыделения в кориуме на установке «Лава -Б»
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v81.i2.012Ключевые слова:
кориум, индуктор, плазмотрон, остаточное энерговыделение, установка «Лава-Б», ANSYS, нестационарный расчетАннотация
Известно, что в процессе развития тяжелой аварии на АЭС происходит образование кориума – расплава материалов активной зоны [1]. Важной особенностью кориума, формирующегося в действующем реакторе, является наличие остаточного энерговыделения. Таким образом, учитывать наличие остаточного энерговыделения немаловажно при проведении расчетных исследований и физических экспериментов поскольку оно вносит ощутимый вклад в характер взаимодействия расплава кориума с конструкционными материалами реакторной установки. По этой причине к методам имитации остаточного энерговыделения в прототипе кориума предъявляются достаточно серьезные требования, которые касаются, как равномерности объемного распределения, так и его интенсивности.
В представленной статье рассмотрены индукционный и плазмотронный методы имитации остаточного энерговыделения в кориуме применительно к установке «Лава-Б». Анализ характеристик выбранных методов нагрева прототипа кориума выполнялся посредством компьютерного моделирования. В результате проведенной работы определены параметры нагрева расплава каждым из рассматриваемых методов, а также произведено их сравнение. Применяемые теплофизические модели были созданы в широко известном программном комплексе ANSYS на основе экспериментальной секции, которая применялась ранее в одном из экспериментов на установке «Лава-Б» [2]. Способом компьютерного моделирования получены основные параметры системы кориум-нагреватель для каждого из выбранных методов и определены границы их применимости для имитации остаточного энерговыделения при проведении эксперимента на установке.
Библиографические ссылки
2 Y. Maruyama et al., NTHAS3: Third Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (Kyeongju, 13-16 October, 2002).
3 Yu.S. Vasiliev, A.D. Vurim, V.S. Zhdanov, V.A. Zuyev, Ye.A. Kenzhin and A.A. Kolodeshnikov, NNC RK Bulletin, 4, 26-54 (2009). (in Russ).
4 J. Christophe, Contribution des essais en matériaux prototypiques sur la plate-forme PLINIUS à l’étude des accidents graves de réacteurs nucléaires, (Université d’Orléans, 2008), 229 p.
5 J. K. Fink, D. H. Thompson, B. W. Spencer and B. R. Sehgal, High Temperature and Materials Science, 33(1), 51-76 (1995).
6 C. Journeau, P. Piluso, J.F. Haquet, E. Boccaccio, V. Saldo, J.M. Bonnet, S. Malaval, L. Carénini and L. Brissonneau, Annals of Nuclear Energy, 36, 1597-1613 (2009).
7 J.J. Foit, 22nd Int. Conf. on Nuclear Engineering (ICONE22), (Prague, 7-11 July, 2014).
8 M.T. Farmer, D.J. Kilsdonk and R W. Aeschlimann, Nuclear Eng. Technology, 41, 575-602, (2009).
9 A. Miassoedov et al., 8th Int. Conf. on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics (Pointe Aux Piments, 11 – 13 July, 2011), p.793-801.
10 H.Y. Kim, S.M. An, J. Jung, K.S. Ha and J.H. Song, Nuclear Engineering and Technology, 49(7), 1547-1554 (2017).
11 N.A. Nazarbayev, V.S. Shkolnik, E.G. Batyrbekov and et al., Scientific, Technical and Engineering Work to Ensure the Safety of the Former Semipalatinsk Test Site Vol.3, (London, 2017), p.290.
12 T. Kurita et al., 9th Int. Conf. Nuclear and Radiation Physics (Almaty, 24-27 September, 2013), p.19-29.
13 Sh. Kawano et al., Proc. of ICAP 2017 (Fukui and Kyoto, 24-28 April, 2017), p.1105-1110.
14 N.A. Nazarbayev, V.S. Shkolnik, E.G. Batyrbekov and et al., Scientific, Technical and Engineering Work to Ensure the Safety of the Former Semipalatinsk Vol.3, (Kurchatov, 2016), p. 320-356. (in Russ).
15 V.V. Baklanov, V.S. Zhdanov, Ye.V. Malysheva, I.M. Kukushkin, V.I. Ignashev, M.I. Kukushkin, A.V. Mikisha and V.V. Zverev, NNC RK Bulletin, 1, 66-76, (2009). (in Russ).
16 V. Zhdanov, OECD Workshop on Ex-Vessel Debris Coolability (Karlsruhe, 15-18 November, 1999), 8 p.
17 ANSYS Fluent Tutorial Guide (Southpointe, 2013), 1034 p.
18 V. Zhdanov et al., Proc. of ICAPP 2011 (Nice, 2-5 May, 2011), pp.1300-1308.
19 L.I. Ivanova, L.S. Grobova, B.A. Sokunov, S.F. Sarapulov, Induction crucible furnaces (Yekaterinburg: USTU, 2002), 87 p. (in Russ).
20 K.O. Toleubekov, A.S. Khazhidinov and A.S. Akaev, NNC RK Bulletin, 1, 9-14 (2021). (in Russ).
21 К.М. Ramazanova, V.А. Zuev, D.А. Ganovichev, А.S. Khazhidinov and А.S. Akayev, NNC RK Bulletin, 3, 134-139 (2016). (in Russ).
22 V.G. Asmolov, V.N. Zagryazkin, E.V. Astakhova, V.Yu. Vishnevsky, E.K. Dyakov, A.Yu. Kotov and V.M. Repnikov, High Temperature, 41(5), 714-719 (2003). (in Russ).
23 I.V. Poznyak, A.N. Shatunov and A.Y. Pechenkov, Proceedings of Saint Petersburg Electrotechnical University, 10, 39-45 (2008). (in Russ).
24 https://istc.int/ru/project/DA8802253C138C29C3257052005303CF «ICTS project #K-1265 INVECOR»
25 V.V. Baklanov, Dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences, Yurga, 2016, 173 p. (in Russ).
26 V. Chirkin, Thermophysical properties of materials of nuclear engineering (Moscow: Atomizdat, 1968), 356 p. (in Russ).
27 M.F. Zhukov Electric arc gas heaters (plasmatrons) (Moscow: Nauka, 1973), 232 p. (in Russ).
28 М.K. Bekmuldin, М.K. Skakov, V.V. Baklanov, А.V. Gradoboyev and A.S. Akaev, Eurasian Physical Technical Journal, 18(3), 65-70 (2021).
