The 16 reference contexts in paper A. Akhramovich P., I. Voitov V., V. Kolos P., А. Ахрамович П., И. Войтов В., В. Колос П. (2016) “О РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕАКТОРА С МИКРОТВЭЛАМИ. УСЛОВИЯ АВТОМОДЕЛЬНОСТИ ТЕПЛОСЪЕМА В АКТИВНОЙ ЗОНЕ НА ЧАСТИЧНЫХ НАГРУЗКАХ // ON THE PERFORMANCE OF A REACTOR WITH MICROFUEL. TERMS OF SELF-SIMILARITY OF HEAT REMOVAL IN THE REACTOR CORE AT PARTIAL LOADS” / spz:neicon:vestift:y:2016:i:2:p:74-80

  1. Start
    2361
    Prefix
    топлива в виде микротвэлов (шариков из делящегося материала диаметром порядка миллиметра, покрытых оболочкой для удержания радиоактивных продуктов деления) обусловлены их сыпучестью, большой удельной поверхностью теплосъема и высокой стойкостью. Эти свойства топлива позволяют достичь энергонапряженности активной зоны 10 МВт/дм3 и нейтронных потоков свыше 5⋅1016 нейтрон/(см2⋅с)
    Exact
    [1-3]
    Suffix
    , открывая тем самым путь к созданию безопасных, компактных, мобильных ядерных установок различного целевого назначения. Насыпная кассета [4, 5] является одной из наиболее рациональных конструкций, в которой в полном объеме реализуются положительные свойства микротвэлов.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    2505
    Prefix
    Эти свойства топлива позволяют достичь энергонапряженности активной зоны 10 МВт/дм3 и нейтронных потоков свыше 5⋅1016 нейтрон/(см2⋅с) [1-3], открывая тем самым путь к созданию безопасных, компактных, мобильных ядерных установок различного целевого назначения. Насыпная кассета
    Exact
    [4, 5]
    Suffix
    является одной из наиболее рациональных конструкций, в которой в полном объеме реализуются положительные свойства микротвэлов. Активная зона может состоять из одной или многих таких кассет с одинаковой схемой гидравлического тракта.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    3540
    Prefix
    Профилированная обечайка и внешняя ограждающая решетка формируют кольцевой распределительный канал, внутренняя ограждающая решетка является проницаемой стенкой отводного канала. Входное устройство имеет форму улитки. Теплоноситель в нем за счет сил инерции равномерно распределяется по полярному углу кольцевого проходного сечения распределительного канала
    Exact
    [6]
    Suffix
    . Двигаясь по каналу, теплоноситель проходит сквозь внешнюю ограждающую решетку, попадает в топливный слой, фильтруется в продольно-поперечном направлении и снимает генерируемое тепло.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    3954
    Prefix
    Через внутреннюю ограждающую решетку он поступает в отводной канал и по нему покидает активную зону. Требуемая раздача теплоносителя в насыпном реакторе достигается профилированием каналов и торцов слоя
    Exact
    [7, 8]
    Suffix
    . Монокассетный реактор может быть как водо-водяным, так и газовым на быстрых нейтронах. Очевидно, что распределение потока по высоте засыпки зависит не только от размеров и форм конструкционных элементов, но и от величины энерговыделения и расхода теплоносителя.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    5844
    Prefix
    Они имеют строго цилиндрические поверхности, малую толщину и максимально высокую проницаемость, поэтому не оказывают существенного воздействия на поток теплоносителя. Данное обстоятельство позволяет для описания термогидродинамики активной зоны использовать условия сопряжения на границе раздела пористых сред
    Exact
    [9, 10]
    Suffix
    , приняв, что в топливном слое в силу его квазиоднородности пористость имеет постоянное значение по всему объему, а со стороны канала она равна единице. При моделировании процесса теплосъема пренебрегаем скачками энтальпии и давления, возникающими при входе-выходе потока из засыпки, поскольку они на несколько порядков меньше перепадов соответствующих величин в топливном слое.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    7009
    Prefix
    втулка; 10 - входной патрубок [ ][ ][ ][ ]0;0;0;0rxIP VV= = e= =, (1) где I, Р - энтальпия и давление теплоносителя; Vr, Vx - радиальная и аксиальная компоненты вектора скорости потока V  ; e – пористость. Отметим также, что разрывы термодинамических параметров на границе раздела сред следует принимать во внимание при исследовании устойчивости фильтрации в тепловыделяющем слое
    Exact
    [11, 12]
    Suffix
    . В нашем случае их учет приводит к очень громоздким промежуточным выкладкам, а на окончательное решение (вывод) не влияет. При течении теплоносителя сквозь засыпку поток подчиняется законам идеальной жидкости с учетом эффективной силы трения S  в общем балансе сил [13].
    (check this in PDF content)

  7. Start
    7282
    Prefix
    В нашем случае их учет приводит к очень громоздким промежуточным выкладкам, а на окончательное решение (вывод) не влияет. При течении теплоносителя сквозь засыпку поток подчиняется законам идеальной жидкости с учетом эффективной силы трения S  в общем балансе сил
    Exact
    [13]
    Suffix
    . Таким образом, при стационарной фильтрации уравнение движения имеет вид () 2 ;Re 2 V V P l SlmVc d xr r ⋅∇ +∇ ⋅ = ⋅ =-x=   , (2) где r - плотность теплоносителя; x - коэффициент гидравлического сопротивления засыпки; Re - число Рейнольдса; l  - безразмерный единичный вектор, касательный к линии тока; d - диаметр микротвэла; с, m – экспериментально получаемые коэффициенты, з
    (check this in PDF content)

  8. Start
    7831
    Prefix
    ; x - коэффициент гидравлического сопротивления засыпки; Re - число Рейнольдса; l  - безразмерный единичный вектор, касательный к линии тока; d - диаметр микротвэла; с, m – экспериментально получаемые коэффициенты, зависящие от режима течения. При небольших скоростях сила трения пропорциональна V  : SV e = א  , (3) при значительных скоростях имеет место квадратичный закон сопротивления
    Exact
    [14]
    Suffix
    : S k VV=-r  ; 1, 7(1 ) k d -e = e . (4) Здесь א - коэффициент фильтрации. Силы инерции при фильтрации сконцентрированы в узком пространстве вблизи границ топливного слоя, поэтому движение теплоносителя опишем уравнением PS∇=  , (5) а влияние инерционных эффектов на поведение потока на боковых границах учтем посредством условий сопряжения (1).
    (check this in PDF content)

  9. Start
    8309
    Prefix
    фильтрации сконцентрированы в узком пространстве вблизи границ топливного слоя, поэтому движение теплоносителя опишем уравнением PS∇=  , (5) а влияние инерционных эффектов на поведение потока на боковых границах учтем посредством условий сопряжения (1). Что касается торцов засыпки, то здесь силы инерции приводят к образованию застойных и отрывных зон, лимитирующих интенсивность теплосъема
    Exact
    [15]
    Suffix
    . Для нивелирования этого негативного эффекта смачиваемым поверхностям ограждающих стенок придается специальная форма. Она определяется из требования одновременного выполнения условий безынерционности фильтрации и непроницаемости торцов при номинальных параметрах [8]: 0, Vn|0LF≡, (6) где Vn - проекция вектора скорости на нормаль к смачиваемым поверхностям торцевых стенок F0, L.
    (check this in PDF content)

  10. Start
    8586
    Prefix
    Для нивелирования этого негативного эффекта смачиваемым поверхностям ограждающих стенок придается специальная форма. Она определяется из требования одновременного выполнения условий безынерционности фильтрации и непроницаемости торцов при номинальных параметрах
    Exact
    [8]
    Suffix
    : 0, Vn|0LF≡, (6) где Vn - проекция вектора скорости на нормаль к смачиваемым поверхностям торцевых стенок F0, L. Для сохранения высокой интенсивности теплосъема на частичных нагрузках необходимо, чтобы поле скоростей также удовлетворяло тождеству (6).
    (check this in PDF content)

  11. Start
    8918
    Prefix
    Для сохранения высокой интенсивности теплосъема на частичных нагрузках необходимо, чтобы поле скоростей также удовлетворяло тождеству (6). Тепловая обстановка в активной зоне описывается системой стационарных уравнений
    Exact
    [15]
    Suffix
    : 1110(, )I IxR I==; (7) VIqer ∇ =  ; (8) 0V∇r =  ; (9) () 0 12 222, x a dG I G I x Rdx dx =∫; (10) ( ) r=rPI,, (11) а течение теплоносителя в каналах – усредненными (по проходным сечениям) уравнениями движения [10]: ( ) 22 1,2 23 2 3 2 dPG dG G dF G d dxdxdxdxFFF r =- ++ + rrr  ( ) 22 2 1,2 22 x dGG V G dxFD +-rx∗  r . (12) Здесь R1.2 – внешний, внутренний радиу
    (check this in PDF content)

  12. Start
    9126
    Prefix
    Тепловая обстановка в активной зоне описывается системой стационарных уравнений [15]: 1110(, )I IxR I==; (7) VIqer ∇ =  ; (8) 0V∇r =  ; (9) () 0 12 222, x a dG I G I x Rdx dx =∫; (10) ( ) r=rPI,, (11) а течение теплоносителя в каналах – усредненными (по проходным сечениям) уравнениями движения
    Exact
    [10]
    Suffix
    : ( ) 22 1,2 23 2 3 2 dPG dG G dF G d dxdxdxdxFFF r =- ++ + rrr  ( ) 22 2 1,2 22 x dGG V G dxFD +-rx∗  r . (12) Здесь R1.2 – внешний, внутренний радиусы топливного слоя; q – объемное тепловыделение в засыпке; (F, D, x)|1,2 – соответственно проходное сечение, эквивалентный гидравлический диаметр, коэффициент гидравлического сопротивления канала; x, r – текущие координаты; G1,2
    (check this in PDF content)

  13. Start
    9858
    Prefix
    Обратимся к величине объемного тепловыделения. Ее зависимость от мощности определяется нейтронно-физическими процессами в активной зоне, природа и характер которых позволяют описать q функциями с разделенными переменными
    Exact
    [16]
    Suffix
    : ()( ) 0 ,,0, Q qQxr q xr Q =, (13) где Q – мощность реактора на частичных нагрузках; Q0 – номинальная мощность реактора. Здесь и далее верхним индексом 0 отмечаются параметры на номинальном режиме работы установки.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    11045
    Prefix
    в соответствии с выражением (13) и уравнениями (7)–(11) получим, что поле энтальпии сохраняется при автомодельности профиля массовой скорости фильтрации относительно расхода, подаваемого в активную зону: 11 11 10()()( ) 0 ,, L r r≠V xR L V xR dx f Grr∫. (14) Выясним, когда возможен отмеченный режим течения. При любом значении расхода G10 справедливо уравнение динамического согласования
    Exact
    [17]
    Suffix
    dP dP120dP dx dx dx - - D=, (15) описывающее распределение потока теплоносителя по высоте топливного слоя. Введем безразмерную величину g = G2/G10 и запишем проинтегрированное уравнение (8) и уравнение (15) в развернутом виде: 1 1 0 100 10 2 (;)(,) r R dg Q Ixr Iq xrrdr Qdx G π = -  ∫; 222 111 2 322 11 11 3 (1 )(1 )(1 )(1 ) 2( )( )2( )2() g dgdFdggg F
    (check this in PDF content)

  15. Start
    13618
    Prefix
    Множество величин, относящихся к номинальной мощности реактора, обозначено (·)0. Рассмотрим краевые условия. При продольно-поперечной фильтрации форма торцов слоя определяется интегрированием уравнения линии тока
    Exact
    [7, 8]
    Suffix
    : x r dxVdx dr V drxr ∂J ∂J =⇒= ∂∂ ; (28) 1 xLrR01== ∧, где L1 - длина распределительного канала. В этом случае тождество (6) примет вид 0, 0 nLF ∂J = ∂ . (29) Перейдем к формулировке краевых условий на боковых поверхностях топливного слоя.
    (check this in PDF content)

  16. Start
    15469
    Prefix
    Полученные условия (17)–(19), (21) можно реализовать на практике. Основанием для такого заключения служат результаты работы Р. Симпсона, полученные при обдувании пластины потоком газа с одновременной фильтрацией через нее
    Exact
    [18]
    Suffix
    . Автомодельность теплосъема является уникальной положительной особенностью функционирования ядерных реакторов с микротвэлами, обусловленной спецификой их конструкции. Очень важно, что при высокой энергонапряженности активной зоны термические напряжения в ее конструкционных элементах можно сохранить неизменными при работе установки на частичных нагрузках.
    (check this in PDF content)