3. Определение общего расхода теплоносителя через реактор и распределения расходов через отдельные твс.

1. Средний расход теплоносителя через активную зону. [8]

кг/с, (3.1)

_{где Ср}=f(Т)- в данном интервале температур принимается постоянной, _аз, ⁰С- подогрев в активной зоне, определяется как[7]: _,

где Т_р=170 - подогрев в реакторе, ⁰С, принятый по прототипу, к₁=1,2- коэффициент , учитывающий потерю подогрева от разбавления горячего натрия, выходящего из активной зоны и имеющего наибольшую тепературу, из-за организованных расходов или протечек.

2. Расход теплоносителя через отдельные ТВС в активной зоне. [8]

_. (3.2)

3. Средняя скорость теплоносителя в каналах активной зоны. [1]

(3.3)

4. Скорость теплоносителя в наиболее напряженном канале активной зоны.

Средняя мощность одной ТВС: , МВт. (3.4)

Мощность максимально напряжённой ТВС: , МВт, где - коэффициент неравномерности по радиусу, принятый по прототипу.

Тогда расход через наиболее напряженную ТВС: [7] , кг/с, (3.5)

где ,⁰С.

к₂- учитывает неидеальность дросселирования и изменения относительной мощности ТВС после перегрузок.

Тогда скорость в этой сборке: , м/с. (3.6)

Для расчета бокового экрана используем те же формулы: (3.1)-(3.6).

Подогрев в боковом экране принимаем средний по реактору: , ⁰С.

кг/с – средний расход Na в боковом экране.

- расход теплоносителя через отдельные каналы.

- средняя скорость теплоносителя в боковом экране.

, МВт- средняя мощность одной ТВС в боковом экране.

. Кг/с.- расход натрия через наиболее напряженную сборку. Тогда скорость через наиболее напряженную сборку бокового экрана:

, м/с.

Таблица 3.1 «Расходы и скорости в каждой зоне реактора»

Определяемая величина	Активная зона	Торцевые экраны	Зона воспроизводства
Средний расход через зону, кг/с	8700		809
Расход тн через отдельные ТВС, кг/с	16,3		1,5
Средняя скорасть тн в каналах, м/с	6,113		1,17
скорасть тн в наиболее напряж. канале, м/с	6.8		1,3
Расход тн через наиболее напряж. канал,кг/с	18.7		1,64
Средняя мощност ТВС,МВт	4,35		0,315
Максимальная мощность ТВС,МВт	5,356		0,39

4. Предварительный теплогидравлический расчет

Задача данного раздела: вычесление максимальных тепловых потоков и температур по принятым значениям коэффициентов неравномерности и запаса, сравнение полученных значений с соответствующими допустимыми значениями для используемых материалов активной зоны.

1. Средний линейный тепловой поток с единицы высоты твелов в [1]:

, МВт/м , где Н- высота зоны реактора (активная зона с торцевым экраном или боковой экран), , МВт – мощность наиболее напряжённого твэла, n_тв – количество твэлов в сборке.

, МВт/м- линейный тепловой поток в активной зоне и торцевом экране.

, МВт/м - линейный тепловой поток в зоне воспроизводства.

2. Среднее объемное тепловыделение [7]:

, МВт/м³ , q_l, dтв – линейный тепловой поток в зоне реактора и диаметр твэла,м.

В активной зоне: , МВт/м³;

В боковом экране: , МВт/м³.

3. Средний тепловой поток с единицы поверхности:

, МВт/м².

В активной зоне: , МВт/м².

В боковом экране: , МВт/м².

4. Максимальный тепловой поток с единицы поверхности [1]:

_.

k_констр=1,2-1,3-конструктивный коэффициент запаса.

k_r=1,23- коэффициент неравномерности тепловыделения по радиусу. Принимаем по прототипу [].

, Н_аз – высота активной зоны или зоны воспроизводства, Нэ=Наз+2* ,м, =0,2*Наз [7] – эффективная добавка по высоте в первом приближении.

В активной зоне : ;

В боковом экране: .

5. Определение максимальной температуры оболочки твэла (1.29) в [1]:

.

Коэффициент теплоотдачи от оболочки твэла к Na []:

.

Коэффициент теплопроводности определяем по средней температуре натрия:

Число Нуссельта [9]:

При относительном шаге решетки 1,2<t<2 используют формулу:

При относительном шаге решетки 1<t<1,2 используют формулу:

Число Рейнольдса [7]:

Смоченный периметр: П= .

Гидравлический диаметр: .

, _.

Активная зона: диаметр твэла – d_тв=6,6мм, шаг решётки – а=8,07мм. Тогда относительный шаг решётки t=а/d_тв=1,223.

,

,

,

П=3,14*(6,6+1,05) *10^-3=0,024,м.

,м².

,м.

_.

_{Pr(6300C)=4,383*10-3.}

Ре(630⁰С)=Re(630⁰С)*Pr(630⁰С)=364

. _.

.

Определение максимальной температуры горючего (1.39) в [1]:

Расчет термических сопротивлений [1]:

Таблица4.1.а.«Вариантный теплогидравлический расчет активной зоны»

dтв,мм	а=8,07мм
	nсб	,м\с	,м\с	,МВт\м	, МВт/м3	, МВт/м2	. МВт/м2	tобмах, 0С	tгормах 0С	, кг/с	кг/с
6,6	534	6.113	6.8	0.043	1270	2.096	4.173	616	2560	16,275	18.7
5,6	534	4,38	4.89	0.043	1764	2,47	4,9	623	2622	16,275	18,7
4,6	534	3.55	3.95	0.043	2615	3.007	5.99	636	2720	16,275	18,7
dтв,мм	а=9,07мм
	nсб	,м\с	,м\с	,МВт\м	МВт/м3	МВт/м2	МВт/м2	tобмах 0С	tгормах 0С	кг/с	кг/с
6,6	429	4.69	5.23	0.054	1583	2.6	5.2	624	3049	20.3	22.6
5,6	429	3.77	4.2	0.054	2199	3.078	6.12	637	3128	20.3	22.6
4,6	429	3.24	3.6	0.054	3259	3.75	7.46	665	3262	20.3	22.6
dтв,мм	а=10,07мм
	nсб	,м\с	,м\с	,МВт\м	МВт/м3	МВт/м2	МВт/м2	tобмах 0С	tгормах 0С	кг/с	кг/с
6,6	352	4.001	4.46	0.066	1930	3.185	6.34	638	3595	24.7	27.56
5,6	352	3.42	3.8	0.066	2681	3.75	7.47	663	3700	24.7	27.56
4,6	352	3.049	3.398	0.066	3973	4.569	9.09	711	3877	24.7	27.56

Зона воспроизводства: диаметр твэла – d_тв=14,2мм, шаг решётки – а=15,06 мм. Тогда относительный шаг решётки t=а/d_тв=1,1; толщина чехла 1,5мм.

- параметр эквивалентной теплопроводности твэла, где , [10].

, . ,Вт/мК, теплопроводность внутренней поверхности оболочки из Ч С 68х д при средней температуре топлива 1113⁰С.

,Вт/мК, теплопроводность оболочки с наружной стороны твэла при средней температуре натрия 630⁰С.

.

.

П=3,14*(14.2+1,05) *10^-3=0,048,м.

,м².

- шаг решетки в боковом экране,м.

,м.

,м.

,м.

_.

_{Pr(6300C)=4,383*10-3.}

Ре(630⁰С)=Re(630⁰С)*Pr(630⁰С)=57.

.

_{Определение максимальной температуры г}орючего (1.39) в [1]:

Расчет термических сопротивлений [1]:

Таблица4.1.а.«Вариантный теплогидравлический расчет зоны воспроизводства»

dтв,мм	а=15,06мм
	nсб	,м\с	,м\с	,МВт\м	, МВт/м3	, МВт/м2	. МВт/м2	tобмах, 0С	tгормах 0С	, кг/с	кг/с
14,2	555	1,17	1,3	0,011	70,5	0,25	0.498	577	1084	1,5	1,64
13.2	555	0.723	0.809	0,011	82.15	0.271	0.54	578	1087	1,5	1,64
12.2	555	0,55	0,616	0,011	96,2	0,293	0,584	579	1091	1,5	1,64
dтв,мм	а=16,06мм
	nсб	,м\с	,м\с	,МВт\м	МВт/м3	МВт/м2	МВт/м2	tобмах 0С	tгормах 0С	кг/с	кг/с
14,2	488	0,745	0.834	0.013	80.217	0.285	0.567	578	1151	1,657	1,854
13.2	488	0.569	0.637	0.013	92.8	0.31	0.61	579	1155	1,657	1,854
12.2	488	0.467	0.522	0.013	108.7	0.331	0.66	581	1160	1,657	1,854
dтв,мм	а=17,06мм
	nсб	,м\с	,м\с	,МВт\м	МВт/м3	МВт/м2	МВт/м2	tобмах 0С	tгормах 0С	кг/с	кг/с
14,2	435	0.588	0.657	0.014	90.011	0.32	0.636	579	1222	1.86	2.08
13.2	435	0.48	0.54	0.014	104.2	0.344	0.684	581	1228	1.86	2.08
12.2	435	0.414	0.495	0.014	121.94	0.372	0.74	585	1235	1.86	2.08

Исходя из полученных данных, для дальнейшего расчета используем вариант с параметрами : шаг решетки в активной зоне а=8,07 мм и диаметром твэла 6,6 мм; в зоне воспроизводства шаг а=15,06мм и диаметр твэлов 14,2 мм