31. Массоперенос в контурах….

32. Распределение концентрации примесей по контуру.

Распределение примесей в объеме практически всех современных парогенерирующих устройств не является однородным. Известно также, что крупномасштабное (на расстояниях, сравнимых с размерами самой установки) стационарное распределение примесей может существенно различаться в различных режимах работы установки. Так, в работах [8,9,21,51] было убедительно показано, что для ряда установок (после проведения модернизации) распределение примесей очень устойчиво по отношению к изменению нагрузки. Однако процессы выброса и прятания имеют место и на таких установках, причем, зачастую, без существенных отличий для модернизированной и немодернизированной схем установки [21,45,51,64]. Все же, поскольку изменение крупномасштабного распределения в тех случаях, когда оно имеет место, способно оказывать влияние на изменение концентрации во времени, их рассмотрение целесообразно и было впервые проведено в работе [64], в которой все эти эффекты получили общее название псевдо-хайдаута.

Таким образом, в общем случае процессы хайдаута могут быть связанными лишь с неоднородностями распределения в достаточно небольших областях. С другой стороны, поскольку изменение концентрации в этих областях должно сказываться на всем объеме, неоднородность должна быть очень большой — т. е., разность концентраций может достигать нескольких порядков. Скорости потоков жидкости в современных парогенерирую-щих установках достаточно велики, кроме того, течение практически всегда является турбулентным. Исключением является область пристенного слоя. Следовательно, единственным местом, в котором может происходить существенное концентрирование примесей, является пограничный слой, так как в других местах неоднородности в распределении быстро размываются конвекцией и турбулентной диффузией. Разумеется, в пограничном слое на обычных твердых поверхностях условия для концентрирования сами по себе не создаются, поэтому концентрирование может иметь место только в пристенном слое на поверхности теплообмена, где при наличии кипения существует направленный к стенке конвективный поток примесей вместе с жидкостью.

Для определения концентрации примесей могут быть использованы два подхода. Первый подход— интегральный, состоит в разделении всего объема жидкости на два — пограничный слой и основной объем, с последующей записью балансовых соотношений между ними. Ясно, что при таком подходе возможно лишь определение средних концентраций. Кроме того, ряд процессов, таких как диффузия, не могут быть описаны на основе балансовых соотношений, и следовательно, интегральная модель может быть использована только для качественного рассмотрения или же построения эмпирической модели, с определяемым из опыта коэффициентами для балансовых потоков. Для теоретического описания, следовательно, необходимо использование дифференциальных моделей, описывающих распределение примесей в каждой точке.

Из сказанного ясно, что описание процессов может быть дано на основе уравнения конвекции-диффузии; очевидны также и граничные условия для него: на условной границе слоя концентрация принимается равной концентрации в основном объеме, на твердой поверхности поток примесей либо равен нулю, либо, при наличии процесса перехода примесей из раствора в твердую фазу, равен скорости образования отложений. При известном распределении примесей становится возможным и определение влияния их перераспределения на нейтронно-физические параметры ядерного реактора.