Ядерные энергетические реакторы
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ис. 25. Транспортно-технологические операции ядерного топлива на АЭС |
|||||||||
е |
|
для блока ВВЭР 1000 на территории РФ |
|
|
|||||
131
ТЕМА 7. ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЕ В РЕАКТОРЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕПЛООТВОДА
Тепловыделение в активной зоне реактора
Известно, что при делении тяжелых ядер (U, Pu) под действием нейтронов выделяется энергия. Так, например, при делении одного ядра 235U выделяется
примерно 200 МэВ, при делении ядра 239Рu – около 220 МэВ. Энергия при
конструкционных материалах, корпусе и биологической защитеУреактора. Поэтому для обеспечения нормальной работы реактора необходимо принимать
делении выделяется, главным образом в ядерном горючем. Однако часть энергии
соответствующие меры для охлаждения не только ТВЭЛ, но иТдругих частей реактора. Необходимо охлаждать корпус реактора, твердый замедлитель,
выделяется и в других частях реактора: теплоносителе, замедлителе,
регулирующие стержни, радиационную защиту. В корпусе выделяется теплота в |
||
количестве до |
1 % от тепловой мощности реактора, на которойНон работает. Для |
|
уменьшения нагрева корпуса между ним и |
активной зоной устанавливают |
|
обычно экран |
— отражатель, охлаждаемый |
Б |
теплоносителем. Температура |
||
корпуса в этом случае близка к температуре циркулирующего вдоль него |
||
теплоносителя. |
|
й |
Стержни автоматического |
егул ован я нагреваются от тепловыделения, |
|
|
|
и |
|
реакции |
|
о |
|
|
обусловленного поглощением нейт нов и γ – излучением. Энергия,
образующаяся в стержне в резуль а е (n, α), примерно пропорциональна
эффективности стержня, а энергия, бразующаяся в стержне в результате
Рэн ргии составляет всего несколько микрон. Например, в металлическом уране ср дний пробег осколков деления составляет 6,7·10-3 мм, в алюминии – 14·10-3
поглощения и рассе ван я γ – излучения примерно пропорциональна массе |
||||||
стержня. |
|
т |
|
|
|
|
Тепловыделен е в б ологической защите реактора также обусловлено |
||||||
|
и |
|
|
|
|
|
поглощением и рассеянием γ – квантов и замедлением быстрых нейтронов. |
||||||
Тепло, выделяемзе в биологической защите, составляет около 1 % от мощности, |
||||||
на которой раб тает реактор. |
|
|
|
|
||
о |
|
в |
процессе |
снижения |
кинетической |
|
П р м щение осколков деления |
||||||
п |
|
|
|
|
|
|
ммЭнергия. |
(β-частиц |
и частично γ |
– |
излучения |
гасится |
на расстоянии |
нескольких миллиметров от места деления. Этим объясняется то, что в тепловыделяющем элементе, где происходит деление урана, выделяется большая часть энергии деления. Величина этой энергии составляет не менее 95 % от всей тепловой мощности реактора.
Температурный режим, при котором обеспечивается надежность материалов активной зоны, достигается соответствующей организацией
132
теплоотвода. Нарушение отвода тепла немедленно повлечет за собой перегрев материалов и может вызвать аварию реактора.
В активной зоне реактора выделяется тепло пропорциональное среднему нейтронному потоку Ф
Np
3,1 10 |
11 |
|
ФV |
|
|||
|
|
j |
г |
|
|
|
,
(51)
где 3,1·10-11 – мощность в Вт, соответствующая одному делению в секунду; Vг – объем горючего в активной зоне реактора, см3.
Выделенное тепло передается поверхностями нагрева реактора
(оболочками ТВЭЛов) теплоносителю, которое в общем виде может быть |
||||||||||||||||||||
записано следующим образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
||||||
|
|
|
|
Np tp F , |
|
|
|
|
Т |
(52) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
где |
|
– средний по активной зоне коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·оС); |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
tp – средний по реактору температурный напор между поверхностью |
||||||||||||||||||||
нагрева и теплоносителем. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тепло, которое идет на нагревание теплоносителя и выносится из реактора |
||||||||||||||||||||
определяется |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Np GтС t |
2 t1 , |
|
|
|
(53) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
где G – массовый расх д тепл н |
|
|
через активную зону, кг/с; |
|
||||||||||||||||
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сителя |
|
|
|
|
|
||
С – теплоемкость тепл н сителя, Дж/(кг·оС); |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|||||
t2 и t1 – температура епл н сителя на выходе и на входе в реактор. |
|
|||||||||||||||||||
При стационарной рабо |
реактора |
соблюдается равенство |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
т |
|
|
|
tpF Gт Ст t2 t1 . |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
3,1 |
10 11 |
f |
ФVг |
|
а |
|
|
(54) |
|||||||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Равенство (58) п ка ывает связь нейтронных характеристик активной зоны, |
||||||||||||||||||||
режима те л |
ередачиз, расхода и |
|
|
температуры теплоносителя |
в реакторе. |
|||||||||||||||
, |
|
|
вышение нейтронного потока, если не увеличивать расхода |
|||||||||||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т плоносит ля |
риведет к повышению температуры теплоносителя на выходе из |
|||||||||||||||||||
р акторап. Это, в свою очередь, увеличит температурный напор, а следовательно, |
||||||||||||||||||||
и т мп ратуру оболочки ТВЭЛ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Например |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
потоке |
снижение расхода теплоносителя |
|||||||||
При |
постоянном нейтронном |
|||||||||||||||||||
Ртакже приведет к повышению температуры материалов ТВЭЛ. Обеспечение заданной температуры материалов активной зоны во всем диапазоне режимных параметров реактора является основной задачей организации теплоотвода, следовательно, и расчета теплопередачи в реакторе. Для энергетических реакторов выполнение этих условий приводит к тому, что размеры и вес активной зоны и реактора в основном определяются условием теплопередачи.
133
Так как тепловыделение пропорционально нейтронному потоку, то неравномерность нейтронного потока в активной зоне будет отражать неравномерность тепловыделения. Так, например, для реактора цилиндрической формы тепловыделение в активной зоне будет определяться уравнением
|
|
|
|
|
|
max |
|
2,4 |
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
(55) |
|||||
|
|
|
|
q q |
|
|
Jo |
|
r cos |
|
|
|
h |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
H |
|
|
|
У |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где qυ – удельное объемное тепловыделение в рассматриваемой точке |
||||||||||||||||||||||||
активной зоны с координатами r и h, Вт/м3; |
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
||||||||||||
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
– |
удельное |
|
объемное максимальное тепловыделение |
в |
центре |
|||||||||||||||||||
q |
|
|||||||||||||||||||||||
активной зоны, Вт/м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
||||
Известно, что функция Бесселя нулевого порядка первого рода |
Jo |
2,4 |
|
|||||||||||||||||||||
|
r |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
R |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
при r = 0 |
равна единице. Следовательно, для |
|
центральной сборки |
(кассеты) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
изменение объемного тепловыделения по высотеБТВЭЛ будет описываться |
||||||||||||||||||||||||
формулой |
|
|
|
|
|
рмулам |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
о |
max |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
q |
|
cos |
|
|
|
h |
|
|
|
|
(56) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Для определения qυ по ф |
|
|
|
|
|
(55) и (56) необходимо знать величину |
||||||||||||||||||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
среднего |
тепловыделения q |
. |
|
Расчет |
этой |
|
|
величины |
производят |
путем |
||||||||||||||
|
|
значен |
|
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
использования |
й |
|
среднего |
|
|
по реактору |
|
|
объемного |
тепловыделения |
и |
|||||||||||||
средних коэффициентов неравномерности. Среднее объемное тепловыделение в топливе вычисляется по формуле.
Средние к эффициенты неравномерности тепловыделения равны средним
коэффициентам нейтр нного потока в активной зоне. |
||||||||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
q ср |
|
Np |
. |
|
(57) |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Vг |
|
|
|
еЗначения коэффициентов неравномерности используются для определения |
||||||||
максимального объемного тепловыделения в активной зоне |
||||||||
Р |
|
qmax |
q |
|
K |
|
. |
|
|
|
|
|
|
cp |
|
||
Соответственно может быть определено и максимальное тепловыделение, приходящееся на единицу поверхности активной зоны
qmax qср K ,
134
где qср – среднее тепловыделение, приходящееся на единицу поверхности нагрева активной зоны, Вт/м2.
При тепловом расчете иногда удобно использовать тепловыделения, приходящиеся на единицу длины ТВЭЛ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qmax |
qcp K |
h |
, |
|
|
(58) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
||
где |
q |
cp |
– среднее тепловыделение с единицы длины тепловыделяющего |
|||||||||||||||||
h |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
||
элемента, Вт/м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Величина q |
cp |
может быть определена следующим образом: |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
h |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
q |
ср |
|
|
N |
p |
, |
|
Н |
(59) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
Н |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тс |
тв |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где nтс |
и nтв |
– число тепловыделяющих сборок и число ТВЭЛ в одной |
||||||||||||||||||
сборке; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Н – длина ТВЭЛ (высота активной зоны). |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Из |
формулы |
(58) |
следует, |
что п |
йдопустимом значении qmax |
с |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
уменьшением Кh |
среднее значение |
qcp |
увеличивается, а следовательно, общая |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h и |
|
|
|
|
|
||||||
тепловая |
|
мощность |
ра |
|
также |
|
увеличится. |
Поэтому |
снижение |
|||||||||||
неравномерности |
|
|
|
|
р |
|
|
|
основных |
задач при |
||||||||||
тепловыделения |
является одной из |
|||||||||||||||||||
проектировании акт вных зоноэнергетических реакторов. Таким путем удается не
только повысить мощнос ь реак ора, но и увеличить глубину и равномерность |
||
реакт |
||
выгорания топлива удл |
ть кампанию реактора. |
|
В качестве тепл |
|
в реакторах используют различные жидкие и |
носителя |
|
|
газообразные тепл н сители. Принятый теплоноситель должен удовлетворять |
||||
п |
з |
|
|
|
заданным усл виям теплопереноса, обеспечить меньший расход энергии, |
||||
е |
|
|
|
|
н обходимойодля его прокачивания |
через систему, а |
также удовлетворять |
||
н обходимым физико-нейтронным |
характеристикам |
и требованиям |
по |
|
Р |
|
|
|
|
коррозионным и эрозионным свойствам. |
|
|
||
Применяемые теплоносители можно классифицировать по числу Рr, |
от |
|||
значения которого зависит соотношение между толщинами гидродинамического δг и теплового δт пограничных слоев.
К первой группе относят жидкометаллические теплоносители, для которых Pr << 1 (0,005 – 0,05): калий, натрий, сплав натрия и калия, литий, свинец, висмут и др. В этих теплоносителях тепловой пограничный слой ввиду большого
135
значения коэффициента теплопроводности значительно больше гидродинамического пограничного слоя (δт>>δг).
Газы и жидкости при высоких давлениях относят ко второй группе теплоносителей, для которых число Рr изменяется в пределах 0,6—1,0, а толщины пограничных слоев примерно одинаковы (δт δг).
Третью группу теплоносителей образуют жидкости: вода, органические и неорганические жидкости, для которых число Рr изменяется в пределах от 1 до 200, а тепловой пограничный слой меньше гидродинамического пограничного
Принципиально возможно организовать не авномерность раздачи теплоносителя
слоя (δт>>δг). |
|
|
|
|
|
|
У |
|
Профилирование расхода теплоносителя |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
В реакторах канального типа с возможность регулирования расхода по |
|||||||
каналам возникает возможность профилирования |
расхода теплоносителя, т.е. |
||||||
|
|
|
|
|
|
Т |
|
подачи теплоносителя в канал в количестве пропорциональном энерговыделению |
|||||||
соответствующей ТВС. |
При таком |
регулировании повышается надежность |
|||||
|
|
|
|
|
Н |
|
|
охлаждения топлива и снижается разверка температур теплоносителя на выходе |
|||||||
их активной зоны. |
Возрастает |
усто чивость |
|
активной зоны. Прием |
|||
|
|
|
|
Б |
|
|
|
профилирования расхода теплоносителя используется, например, в РБМК. |
|||||||
В корпусных реакторах типа |
ВВЭР профилирование не применяют. |
||||||
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
ования |
|
|
за счет гидравлического профили |
|
узлов в районе нижней части активной |
||
зоны. Но подстроить эт |
расх д под изменяющееся в ходе кампании |
|||
|
т |
|
||
энерговыделение по радиусу пр блематичнор, кроме того, возрастет сложность |
||||
оборудования и его |
гидравлическ |
е с пр тивление, что нежелательно. |
||
|
|
|||
з |
Ос а очное тепловыделение |
|||
|
|
|
||
В топливе по мере выгорания накапливаются ядра-осколки. Многие из них |
||||
Его |
|
|
|
|
радиоактивны и распадаются с выделением различных частиц и тепла. Этот |
||||
тепловой эффект п сле остановки цепной реакции называют остаточным
физическихт пловыдпл ние для реактора выбранного типа зависит от выгорания топлива и Рдостига т максимума в конце кампании. Типичный уровень процесса приведен
тепловыделением. уровень спадает с течением времени, влияния остальных араметров практически нет. Количественно остаточное
на рис. 26. Момент начала движения СУЗ для остановки реактора принят за нулевой. Около двух минут реакция деления в активной зоне поддерживается запаздывающими нейтронами за счет накопленных ядер-источников.
136
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
1 – общее остаточное энерговыделение, 2 – вклад от распада осколков кроме |
|||||||||
|
запаздывающих нейтронов, 3 – составляющая от запаздывающих нейтронов, |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
n –процент от номинальной тепловой мощности |
|
|
|||||
|
Рис. 26. Остаточное энерговыделение для классической загрузки ВВЭР |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
137
ТЕМА 8. ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ
ОДНОФАЗНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
Температурный режим тепловыделяющего элемента
Расчет распределения температуры теплоносителя по длине ТВЭЛ будем
производить при |
следующих заданных |
исходных данных: |
закон или |
эпюра |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
энерговыделения, расход теплоносителя на один ТВЭЛ, тип и геометрия ТВЭЛ, |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
(стержневой ТВЭЛ), температура теплоносителя на входе в ТВЭЛ. В дальнейших |
||||||||||||||||||
расчетах |
|
длину |
|
ТВЭЛ обозначим Н, |
|
текущую длину |
h, |
а длину |
ВЭЛ с |
|||||||||
эффективной добавкой Н´ (рис. 27). |
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Для |
симметричного энерговыделения начало координат расположим в |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
точке h = 0. В этом случае тепловыделение по длине (высоте реактора) будет |
||||||||||||||||||
соответствовать закону синуса |
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
q q |
max |
|
|
h |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
sin . |
|
|
|
|
(60) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
H |
|
|
|
|
|
||||
В дальнейшем будем использовать удельные тепловые потоки, |
||||||||||||||||||
приходящиеся на единицу длины ТВЭЛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qh q Sт , |
|
|
|
|
|
(61) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Sт |
– площадь сечен опливая |
в тепловыделяющем элементе; в нашем |
||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
случае S |
|
|
dст |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
т |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 27. Синусоидальный закон тепловыделения по высоте ТВЭЛ
138
Уравнение баланса тепла для участка ТВЭЛ длиной h напишем в следующем виде:
Qh
G |
C |
t |
т |
т |
т |
|
h |
|
max |
sin |
tвх qh |
|
|
|
h |
dh |
|
H |
||
|
,
(62)
где Qh – количество тепла, воспринимаемое теплоносителем, нагретым до
температуры tт при прохождении участка ТВЭЛ длиной h-δ. |
|
У |
||||||||
В результате решения уравнения (62) получим |
|
|
|
|||||||
|
|
Т |
|
|||||||
t т tвх A(cos cos |
h ) , |
|
(63) |
|||||||
Н |
|
|||||||||
|
|
H |
H |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
где |
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
max |
H |
|
|
|
||||
A |
qh |
|
|
|
|
|
|
|||
|
. |
|
|
|
|
|
||||
G тСт |
|
|
|
|
|
|||||
Уравнение (67) позволяет определить температуру теплоносителя в любом |
||||||||||
|
мости |
|
|
|
|
|
||||
сечении по длине ТВЭЛ. Оно справедливо для теплоносителей всех видов. |
||||||||||
Свойство теплоносителей выражается через соотношение для А, в которое |
||||||||||
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
входит расход Gт и теплоемкость С теплонос йтеля. |
|
|
|
|
||||||
Графическая иллюстрация завис |
|
|
(63) на рис. 28 представлена кривой |
|||||||
1. Наиболее крутой подъем темпе ату н й к ивой, имеющийся в средней части |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
длины ТВЭЛ отражает более выс к е тепловыделение этого участка. |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
теплоноси2 qhmax H |
|
|
|
|
|
Qтвэл |
|
|
|||||||
Температуру |
|
|
|
|
еля на вых де из тепловыделяющей сборки найдем |
||||||||||||||
по уравнению (63), если вмес |
оh подставить значение Н´– δ, |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
t t |
вх |
|
|
|
|
cos |
|
t |
вх |
|
|
|
. |
(64) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
звых |
|
GтCт |
|
H |
|
|
GтCт |
|
|
|||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Из формулы (64) следует, что для принятой тепловой мощности ТВЭЛ |
|||||||||||||||||||
|
п |
|
|
|
теплоносителя будет |
тем |
больше, чем |
меньше его |
|||||||||||
приращ |
температуры |
||||||||||||||||||
расход и теплоемкость. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ние |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
139
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
й |
Н |
|
|
1 – теплоносителя; 2 – стенки оболочки со |
Рис. 29. Изменение |
||||||||
стороны теплоносителя; |
|
температурыБпо сечению |
|||||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
3 – стенки оболочки со стороны топл ва; |
|
стержневого ТВЭЛ |
|||||||
|
4 – топлива |
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 28. Изменение темпе ату ы по |
|
|
|
|
|||||
длине ТВЭЛ |
о |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
Температуры в рассма риваемрм сечении стержневого ТВЭЛ обозначены |
|||||||||
на рис. 29, где |
|
|
– емпература |
поверхности оболочки со стороны |
|||||
|
t ст |
||||||||
з |
|
|
|
|
|
|
|||
теплоносителя, а t |
|
– со с ороны, примыкающей к топливу. Принято, что ТВЭЛ |
|||||||
ст |
|||||||||
охлаждается симметр чно, на большая температура топлива устанавливается на |
||||||||||
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
продольной си стержняи. |
|
|
cos |
|
B sin . |
(65) |
||||
Температура |
tст tвх А cos |
|
||||||||
|
теплоносителя tст |
со |
стены |
теплоносителя |
определяется |
|||||
зависимостью: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
h |
|
h |
|
|
|
|
H |
|
|
H |
|
H |
|
||
еЗависимость (65) позволяет определить температуру поверхности оболочки |
||||||||||
со стороны теплоносителя в любом сечении по длине ТВЭЛ. Исследование этой зависимости показывает, что в одном из сечений с координатой ho находящемся во второй по ходу теплоносителя половине ТВЭЛ, устанавливается максимальная температура стенки t´ст max
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
ho |
|
|
ho |
. |
(66) |
||
|
|
|
|
|
|||||
tст max tвх А cos |
H |
H |
B sin |
H |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
140 |
|
|
|
|
|
|
|