The 26 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. АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕПЛОСЪЕМА В АКТИВНЫХ ЗОНАХ // ON THE PERFORMANCE OF А REACTOR WITH MICRO FUEL. ANALYSIS OF HEAT REMOVAL ORGANIZATION IN ACTIVE ZONES” / spz:neicon:vestift:y:2016:i:3:p:77-86

  1. Start
    2441
    Prefix
    Аварии с радиоактивными выбросами наносят ощутимый вред окружающей среде, здоровью человека, а свертывание строительства атомных станций отрицательно отражается на энерговооруженности народного хозяйства. К тому же ядерная энергетика совместно с солнечной могут сыграть важную роль в борьбе с «парниковым» эффектом
    Exact
    [1-3]
    Suffix
    и достойной альтернативы им пока не существует. Следует ожидать, что они заметно потеснят на мировом рынке традиционную углеводородную энергетику, но только в том случае, если технологии переработки топлива и захоронения радиоактивных отходов будут экологически безвредными, а реакторы безопасными.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    5914
    Prefix
    и затраты на перегрузку реактора и дает возможность выйти на более высокий уровень автоматизации производства и переработки топлива и приблизиться к тому, что остеклованные отходы по биологической вредности становятся сравнимыми с природным ураном. Изготовление микротвэлов с использованием технологии «кипящего слоя» значительно проще и на 40 % дешевле производства стержневых твэлов
    Exact
    [4]
    Suffix
    . 6. Микротвэлы с многослойной оболочкой способны эффективно удерживать продукты деления при любых авариях [4, 5], что позволяет создать на их основе безопасный ядерный реактор. Однако активная зона в виде неподвижной засыпки, защемленной между решетками, обладает и рядом существенных недостатков. 1.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    6024
    Prefix
    Изготовление микротвэлов с использованием технологии «кипящего слоя» значительно проще и на 40 % дешевле производства стержневых твэлов [4]. 6. Микротвэлы с многослойной оболочкой способны эффективно удерживать продукты деления при любых авариях
    Exact
    [4, 5]
    Suffix
    , что позволяет создать на их основе безопасный ядерный реактор. Однако активная зона в виде неподвижной засыпки, защемленной между решетками, обладает и рядом существенных недостатков. 1. Вследствие силового воздействия потока теплоносителя на микротвэлы последние стремятся перекрыть свободное пространство.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    6467
    Prefix
    Вследствие силового воздействия потока теплоносителя на микротвэлы последние стремятся перекрыть свободное пространство. Это приводит к росту гидравлического сопротивления слоя и перераспределению потока по его сечению. Возникает клапанный эффект
    Exact
    [6]
    Suffix
    . 2. Существует предел скорости потока сквозь неподвижный зернистый слой (существенно меньший скорости звука), превысить который невозможно никаким повышением входного давления [7]. 3. В плотном слое образуется непроточная зона, лимитирующая интенсивность теплосъема [8]. 4.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    6648
    Prefix
    Возникает клапанный эффект [6]. 2. Существует предел скорости потока сквозь неподвижный зернистый слой (существенно меньший скорости звука), превысить который невозможно никаким повышением входного давления
    Exact
    [7]
    Suffix
    . 3. В плотном слое образуется непроточная зона, лимитирующая интенсивность теплосъема [8]. 4. Наличие режимов с неустойчивой фильтрацией газа в тепловыделяющем слое сужает область приемлемых термодинамических параметров теплоносителя на входе-выходе из реактора и значительно усложняет его управление на частичных и переходных режимах [9].
    (check this in PDF content)

  6. Start
    6738
    Prefix
    Существует предел скорости потока сквозь неподвижный зернистый слой (существенно меньший скорости звука), превысить который невозможно никаким повышением входного давления [7]. 3. В плотном слое образуется непроточная зона, лимитирующая интенсивность теплосъема
    Exact
    [8]
    Suffix
    . 4. Наличие режимов с неустойчивой фильтрацией газа в тепловыделяющем слое сужает область приемлемых термодинамических параметров теплоносителя на входе-выходе из реактора и значительно усложняет его управление на частичных и переходных режимах [9].
    (check this in PDF content)

  7. Start
    6987
    Prefix
    Наличие режимов с неустойчивой фильтрацией газа в тепловыделяющем слое сужает область приемлемых термодинамических параметров теплоносителя на входе-выходе из реактора и значительно усложняет его управление на частичных и переходных режимах
    Exact
    [9]
    Suffix
    . Чтобы избежать этих недостатков или снизить негативный эффект, вызванный ими, необходимо изменить структуру топливного слоя и рационально организовать подвод теплоносителя, осуществив его распределение по высоте и радиусу активной зоны в соответствии с величиной объемного энерговыделения.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    11754
    Prefix
    Вместе с графитовым порошком они заполняют объем в шаровых изделиях из графита (твэлах) диаметром 60 мм. Эти реакторы имеют очень простой гидравлический тракт активной зоны – теплоноситель прокачивается через плотный слой шаровых твэлов в аксиальном направлении. Реактор AVR, построенный в ФРГ
    Exact
    [10]
    Suffix
    , принадлежит к этому типу установок, его характеристики приведены в табл. 1. Т а б л и ц а 1. Основные характеристики реактора AVR (теплоноситель – гелий) ПараметрЗначение Тепловая мощность, МВт49 Диаметр активной зоны, м3,0 Высота активной зоны, м3,0 Расход теплоносителя, кг/c13,6 Давление теплоносителя, МПа1,0 Температура теплоносителя, К: на входе на выходе 473 1123 Диаметр графитовой оболоч
    (check this in PDF content)

  9. Start
    12851
    Prefix
    и невысокая удельная мощность позволяют довести температуру газа на выходе из активной зоны до 1123 К (в последнем варианте до 1223 К), что на 100-200 К превышает температуру теплоносителя на выходе таких реакторов, как Dragon (Ан-Dragon (Ан- (Англия) и HTGR (США), где использованы трубчатые твэлы. Опираясь на результаты исследований процессов переноса в тепловыделяющем зернистом слое
    Exact
    [6-9]
    Suffix
    , находим область устойчивой фильтрации гелия в реакторах типа AVR, описываемую следующим неравенством: ()()11 22 Г 0,26 erf 0,85 Re 1000 3,1 ln 0,58 erf Re 1000 1,0 2,0 ln 1 PT PT = -- + - -  <, где Re/Vd=rm - число Рейнольдса; r, V, m, P1, T1 - соответственно плотность, скорость потока в незагруженном сечении, динамическая вязкость, давление и температура теплоносителя
    (check this in PDF content)

  10. Start
    14466
    Prefix
    Однако низ кое объемное тепловыделение не позволяет считать данный реактор многоцелевым. В СССР пытались улучшить термогидродинамику топливного слоя за счет движения твэлов (диаметром 60 мм) по своеобразным магистралям в активной зоне
    Exact
    [11]
    Suffix
    и деления слоя на части [12], но добиться заметного роста интенсивности теплосъема в этих реакторах (канальный и модульный типы) не удалось. Чтобы ощутимо увеличить энергонапряженность активной зоны, необходимо диаметр шарового элемента уменьшить с 60 мм (AVR) до 1-3 мм.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    14495
    Prefix
    Однако низ кое объемное тепловыделение не позволяет считать данный реактор многоцелевым. В СССР пытались улучшить термогидродинамику топливного слоя за счет движения твэлов (диаметром 60 мм) по своеобразным магистралям в активной зоне [11] и деления слоя на части
    Exact
    [12]
    Suffix
    , но добиться заметного роста интенсивности теплосъема в этих реакторах (канальный и модульный типы) не удалось. Чтобы ощутимо увеличить энергонапряженность активной зоны, необходимо диаметр шарового элемента уменьшить с 60 мм (AVR) до 1-3 мм.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    15317
    Prefix
    Таким образом, возникает проблема рационального расположения и охлаждения топлива для удержания величины потерь давления в активной зоне в допустимых пределах. Решая эту задачу, М. Родин с сотрудниками предложил следующую схему отвода тепла
    Exact
    [13]
    Suffix
    . Микротвэлы располагаются плотным слоем в гексагональных коробках (рис. 2). Перфорированная трубка продевается через центральные отверстия в коробках и служит для фиксации их в активной зоне и отвода горячего теплоносителя.
    (check this in PDF content)

  13. Start
    17131
    Prefix
    /дм3: среднее максимальное 2,5 3,75 Давление газа на входе, МПа4,13 Падение давления на входном устройстве, МПа0,105 Отношение мощности на прокачку к мощности реактора0,023 Температура газа, К: на входе на выходе 423 1253 В Брукхэйвенской Национальной лаборатории раз работан проект установки (рис. 3) с микротвэлами, охлаждаемыми жидкометаллическим теплоносителем - «быстрый реактор со слоем»
    Exact
    [14]
    Suffix
    . Его активная зона выполнена в виде одного слоя микротвэлов, что, естественно, требует большой мощности для прокачки теплоносителя. Чтобы удержать ее в разумных пределах, создатели проекта пошли на увеличение размера микротвэла, доведя его диаметр до 6–10 мм.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    17666
    Prefix
    Следует отметить, что проектом предусмотрены реакторы с аксиальной и радиальной подачей теплоносителя к слою. В табл. 3 приведены основные параметры этих аппаратов. Они не так ярко демонстрируют преимущества топлива сферической формы, как, например, результаты
    Exact
    [13]
    Suffix
    , но являются достаточно высокими по сравнению со стержневыми реакторами. Поместив в одной таблице значения параметров обоих реакторов, можно показать, какой бывает эффект от продуманной схемы прокачки теплоносителя.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    19161
    Prefix
    ; 6 – внутренняя труба Переход от традиционной (аксиальной) подачи жидкого натрия в активную зону к боковой (радиальной) подаче позволяет при том же топливе увеличить удельное энерговыделение более чем в 4 раза и примерно в 3,5 раза уменьшить загрузку плутония, ощутимо снизив потенциальную опасность реактора. Своеобразная конструкция ТВС (рис. 4) разработана в лаборатории CISE-Segrate (Милан)
    Exact
    [15]
    Suffix
    . Две коаксиальные цилиндрические трубки скреплены диафрагмами, между которыми размещены микротвэлы. Вода в качестве теплоносителя подается в специальные отверстия во внешней трубе, проходит топливный слой, снимает тепло, претерпевая при этом фазовый переход, и в виде перегретого пара через отверстия поступает во внутреннюю трубу, двигаясь по которой покидает активную зону.
    (check this in PDF content)

  16. Start
    19783
    Prefix
    Отметим, что форма диафрагм ТВС глубоко не прорабатывалась, а, вероятнее всего, выбиралась интуитивно; эти диафрагмы вызывают срыв фильтрационного потока, что сильно лимитирует интенсивность теплосъема. Конструкции ТВС
    Exact
    [13, 15]
    Suffix
    аналогичны тем, что желаемое распределение теплоносителя по их высоте достигается с помощью специальных раздаточных устройств, которые требуют разделения топливного слоя на секции. Диафрагмы (перегородки) полностью исключают возможность оперативной перегрузки ядерного горючего пневмо- и гидротранспортом.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    20306
    Prefix
    Идеи, воплощенные в этих конструкциях, в настоящее время малоперспективны. Принципиально иной подход к решению задачи распределения потока газа по высоте активной зоны применен в конструкции ТВС
    Exact
    [16]
    Suffix
    , показанной на рис. 5. Здесь микротвэлы также окружены непосредственно теплоносителем, что уменьшает содержание посторонних материалов в активной зоне и увеличивает поверхность теплоотдачи.
    (check this in PDF content)

  18. Start
    21847
    Prefix
    Однако наличие раздаточной перфорированной втулки с заведомо высоким гидравлическим сопротивлением предопределяет низкий расход теплоносителя через ТВС. Использование ряда идей по стабилизации распределения теплоносителя
    Exact
    [17-20]
    Suffix
    для улучшения характеристик ТВС не позволило заметно увеличить объемное тепловыделение. В этих конструкциях на переходных режимах проявляется неустойчивость фильтрации газа, что приводит к закручиванию потока в отводящих каналах и нарушению теплогидравлического подобия.
    (check this in PDF content)

  19. Start
    22289
    Prefix
    В этих конструкциях на переходных режимах проявляется неустойчивость фильтрации газа, что приводит к закручиванию потока в отводящих каналах и нарушению теплогидравлического подобия. Одновременно с появлением вышерассмотренных конструкций ТВС в США предложена сборка, получившая название «кассета плотного изогнутого слоя – модель MLX»
    Exact
    [21]
    Suffix
    . Она со-MLX» [21]. Она со- [21]. Она содержит (рис. 6) цилиндрический металлогидридный замедлитель; слой топлива набирается из шаров делящегося вещества малого диаметра. Активная зона состоит из ряда таких элементов, тесно упакованных и расположенных приблизительно по форме цилиндра.
    (check this in PDF content)

  20. Start
    22307
    Prefix
    В этих конструкциях на переходных режимах проявляется неустойчивость фильтрации газа, что приводит к закручиванию потока в отводящих каналах и нарушению теплогидравлического подобия. Одновременно с появлением вышерассмотренных конструкций ТВС в США предложена сборка, получившая название «кассета плотного изогнутого слоя – модель MLX» [21]. Она со-MLX»
    Exact
    [21]
    Suffix
    . Она со- [21]. Она содержит (рис. 6) цилиндрический металлогидридный замедлитель; слой топлива набирается из шаров делящегося вещества малого диаметра. Активная зона состоит из ряда таких элементов, тесно упакованных и расположенных приблизительно по форме цилиндра.
    (check this in PDF content)

  21. Start
    22321
    Prefix
    В этих конструкциях на переходных режимах проявляется неустойчивость фильтрации газа, что приводит к закручиванию потока в отводящих каналах и нарушению теплогидравлического подобия. Одновременно с появлением вышерассмотренных конструкций ТВС в США предложена сборка, получившая название «кассета плотного изогнутого слоя – модель MLX» [21]. Она со-MLX» [21]. Она со-
    Exact
    [21]
    Suffix
    . Она содержит (рис. 6) цилиндрический металлогидридный замедлитель; слой топлива набирается из шаров делящегося вещества малого диаметра. Активная зона состоит из ряда таких элементов, тесно упакованных и расположенных приблизительно по форме цилиндра.
    (check this in PDF content)

  22. Start
    23080
    Prefix
    Профилирование канала ТВС дает возможность организации желаемого распределения потока газа без лимитирующих теплосъем и затрудняющих перегрузку вспомогательных конструкционных элементов внутри топливного слоя, как это имеет место в моделях
    Exact
    [13, 15]
    Suffix
    , и позволяет существенно увеличить надежность теплосъема в активной зоне по сравнению с [16]. Однако устранить срыв и застой потока теплоносителя вблизи торцов топливного слоя в данном проекте не удалось.
    (check this in PDF content)

  23. Start
    23177
    Prefix
    Профилирование канала ТВС дает возможность организации желаемого распределения потока газа без лимитирующих теплосъем и затрудняющих перегрузку вспомогательных конструкционных элементов внутри топливного слоя, как это имеет место в моделях [13, 15], и позволяет существенно увеличить надежность теплосъема в активной зоне по сравнению с
    Exact
    [16]
    Suffix
    . Однако устранить срыв и застой потока теплоносителя вблизи торцов топливного слоя в данном проекте не удалось. Рассмотрим насыпные ТВС (рис. 7) и активную зону (рис. 8). В этой конструкции теплоноситель, выходя из топливного слоя, уже не попадает в межкассетное пространство, как Рис. 7.
    (check this in PDF content)

  24. Start
    24126
    Prefix
    : 1 − слой микротвэлов; 2 – отводной канал; 3 − ограждающие слой решетки; 4 − распределительный канал; 5 − профилированные торцы слоя; 6 − улиточный канал; 7 − пористая втулка; 8 − канал входа теплоносителя у предшествующей модели, а движется по изолированным друг от друга каналам. Эти отводные каналы позволили разрешить конструкционные проблемы, возникшие в «кас сете плотного изогнутого слоя»
    Exact
    [21]
    Suffix
    . Так, например, вследствие компактного расположения ТВС в активной зоне реактора MLX у каждой из них существовали шесть линий соприкосновения, что приводило к серьезным искажениям потока воздуха снаружи элементов и значительному росту области «горячих пятен».
    (check this in PDF content)

  25. Start
    24571
    Prefix
    ТВС в активной зоне реактора MLX у каждой из них существовали шесть линий соприкосновения, что приводило к серьезным искажениям потока воздуха снаружи элементов и значительному росту области «горячих пятен». Не только в этом заключается положительная роль отводного канала. Его наличие привело к зарождению идеи совместного профилирования обоих каналов - распределительного и отводного
    Exact
    [22]
    Suffix
    , что позволило рационально распределить теплоноситель по высоте активной зоны и добиться устойчивого автомодельного теплосъема при работе реактора на частичных нагрузках [23]. Заключение. ТВС насыпного типа является естественным результатом развития инженерной мысли.
    (check this in PDF content)

  26. Start
    24747
    Prefix
    Его наличие привело к зарождению идеи совместного профилирования обоих каналов - распределительного и отводного [22], что позволило рационально распределить теплоноситель по высоте активной зоны и добиться устойчивого автомодельного теплосъема при работе реактора на частичных нагрузках
    Exact
    [23]
    Suffix
    . Заключение. ТВС насыпного типа является естественным результатом развития инженерной мысли. На данный момент это наиболее совершенное устройство, в котором гармонично сочетаются все достоинства топлива в виде микротвэлов и бокового подвода теплоносителя.
    (check this in PDF content)