10 Теплогидравлические характеристики реактора

10.1 Исходные данные  

При определении теплогидравлических характеристик реактора были использованы документы по реактору БРЕСТ-ОД-300 /4/ и парогенератору /3/. В качестве справочного материала были использованы рекомендации по теплогидравлическим расчетам ядерных реакторов и справочник по гидравлическим сопротивлениям /1,2/.

10.2 Результаты расчетного анализа

В таблице 10.1 приведены результаты расчетного анализа по определению теплогидравлических характеристик контура циркуляции свинцового теплоносителя (ТН).

Таблица 10.1 - Теплогидравлические характеристики контура циркуляции

Наименование параметра	
Численное значение	 
Источник	
1 Участок контура от верхней камеры  до входа в “юбку” (от отметки +5.225 м до отметки –1.625м, температура ТН  420 0  С, плотность ТН 10,57*10 3 кг/м 3
			
1.1 Поворот потока на 90 0
  -расход ТН, кг/ч     
 -расчетная скорость, к которой                                   приведен коэффициент                 гидравлического сопротивления, м/с
  -начальное сечение потока, м 2
    входное сечение потока, м 2   
  -КГС(коэффициент гидравлического сопротивления)
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
       40 *10 3

        0,18   
        53 
        16,9
        1,1
        0,188

Стр.102 /1/	
1.2 Сужение потока на участке от отметки +5.225 м до отметки 3,85 м
  -расход ТН, кг/ч
  -начальное сечение потока, м 2
  -конечное сечение потока, м 2 
  -КГС
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -гидравлическое сопротивление, кПа

        40*10 3
        16,97
        11,28
        0,25

        0,335
        0,118

   Стр.23 / 1 /

	

Продолжение таблицы 10.1

Наименование параметра	
Численное значение	 
Источник	
1.3 Кольцевой опуск (от отметки  +3,85 м до отметки –1.625 м)
  -расход ТН, кг/ч
  -сечение потока, м 2
  -КГС
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -гидравлическое сопротивление, кПа

            40*103
            14,11
             0,061

             0,268
             0,023
		
1.4 Суммарное сопротивление на участке, кПа  	           0,3345		
2 Участок тракта от поворота потока в кольцевом опуске до входа в активную часть ТВС (от отметки -1,625 м до отметки  0,45 м)
			
2.1 Поворот потока на 900
  -расход ТН, кг/ч
  -сечение потока, м 2
    -КГС
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -гидравлическое сопротивление, кПа
	
         40*103
           14,11
           5,5

           0,268
           0,0208		
2.2 Проход через перфорацию в “юбке”
  -расход ТН,кг/ч
  -начальное сечение потока, м2
    -конечное сечение потока, м2
  -КГС
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -гидравлическое сопротивление, кПа 
	
       40*10 3
            14,11
        7,05
         4,1
        
        0,197
        0,76

         Стр.263/ 1 /	

Продолжение таблицы 10.1

Наименование параметра	
Численное значение	 
Источник	
2.3 Поворот потока вверх на 90 0
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа 
	
     40*10 3

      0,39
      5,5
      4,42

        Стр.215/1/
	
2.4 Проход потока через стояки (поперечное обтекание)
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

       40*103

          0,39
       0,15
       0,1288

         Стр.272/3/
	
2.5 Проход потока в пространство между хвостовиками ТВС
-расход ТН,кг/ч
  -начальное сечение потока, м2
    -конечное сечение потока, м2
  -КГС
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -гидравлическое сопротивление, кПа	

      40*103
        9,18
        1,63
        0,32
         
        0,412
        0,289

         Стр.215/1/

2.6 Продольное обтекание хвостовиков ТВС
  -расход ТН, кг/с
  -проходное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

        40*103
          7,51

          0,486
          0,052
          0,019
		
2.7 Вход в ТВС через окна
  -расход ТН, кг/с
  -проходное сечение, м2
   -конечное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
          40*103
           7,51
           2,68

           0,486
           11,0
           0,137

          Стр.215/1/

Продолжение таблицы 10.1

Наименование параметра	
Численное значение	 
Источник	
2.8 Проход потока через нижнюю часть хвостовика ТВС
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
      
          38,8*103

           1,029  
           1,72
           9,9

  

        Расчет

2.9 Проход потока на вход в активную часть твэлов (до отметки 0 ,45 м)
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

           38,8*103

            1,029
            2,0
            12,0

     

         Расчет
	
2.10 Суммарное сопротивление на участке, кПа	             22,00
		
3. Выход из активной зоны (от отметки +3м до отметки +7,2 м) температура ТН  540 0С, плотность ТН 10,43*10 3 кг/м3			
3.1 Выход из ТВС
  -расход ТН, кг/с
  -начальное сечение, м2
   -конечное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа
	
          38,8*103
           2,62
           9,18

           1,418
           0,09
           0,94
		
3.2 Подъемный участок (от отметки +3,0м до отметки +5,2м)
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
     
           40*103

            0,41
            0,0128
            12*10-5	

     
 
           Расчет
	
3.3 Расширение потока от Ду3420 до Ду4650
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
        
         40*103

            0,41
            0,21
            0,174		

Продолжение таблицы 10.1

Наименование параметра	
Численное значение	 
Источник	
3.4 Подъемный участок (от отметки +5,2 м до отметки +7,2 м)
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

            40*103

            0,219
            0,003
            7*10-4

    
            Расчет
	
3.5 Суммарное сопротивление на участке, кПа
	
            1,114
		
4 Горизонтальный отводящий участок (до входа в ПГ, отметка 7,2 м)
			
4.1 Поворот потока на 90 0:
-расход ТН, кг/с
-расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
          40*103
    
          0,2259
          1,2
          0,319		
4.2 Сужение потока на входе в трубу Ду 1200
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	

        40*103

       0,2259
       0,731
       0,194 	

          Стр.22-24/1/
	
4.3 Потери в горизонтальной трубе Ду1200:
  -расход ТН, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
  
     40*103 

      0,848
      0,066
      0,2475	

            Расчет
	
4.4 Выход в камеру ПГ:
  -расход ТН, кг/с
  -начальное сечение, м2
   -конечное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
     40*103
      1,13
      10,17 

      0,848
      0,29
      1.087		
4.5 Суммарнное гидравлическое сопротивление на участке, кПа	
     1,8475		

Продолжение таблицы 10.1

Наименование параметра	
Численное значение	 
Источник	
5 Гидравлическое сопротивление 
ПГ (от решетки на входе на отметке +7,2 м до выхода из ПГ на отметке +1.61 м), кПа	

               60	

               /3/	
6 Выход из активной части ПГ до выхода из корпуса ПГ (от отметки +1.61м до отметки +5.76м)
			
6.1 Расширение потока при выходе из активной части
  -расход ТН, кг/с
  -начальное сечение, м2
   -конечное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

            40*103
            1,73
            3,4

            0,2769
            0,01
            0,0043
		
6.2 Поворот потока на 900 
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
            10*103          

            0,2769
            1,2
            0,48		
6.3 Поворот потока на 900 вверх
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа
	
            10*103

            0,2769
            1,2
            0,48
		
6.4 Сужение потока на входе в кольцевую щель
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -начальное сечение, м2
   -конечное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

            10*103     
            3,46
            2,26

            0,2769
            0,5
            0,2

Продолжение таблицы 10.1

Наименование параметра	
Численное значение	 
Источник	
6.5 Подъем потока в кольцевой щели
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа
	
            10*103

            0,424
            0,13 
            0,1215		
6.6 Поворот потока на 900 на решетку
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа
	
            10*103

            0,424
            1,2
            0,342
		
6.7 Проход потока через решетку
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -начальное сечение, м2
   -конечное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа
	
           10*103
           7,9
           3,95

           0,424
           5,8
           5,51
		
6.8 Расширение потока при выходе из ПГ
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -начальное сечение, м2
   -конечное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа
	
           10*103   
           3,95
           39,4

           0,2976 
           0,3
           0,14	

          Стр. 66
	
6.9 Вход потока на всас насоса
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -начальное сечение, м2
   -конечное сечение, м2
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа	
          10*103
          1,8
          0,635

          1,489
          0,5
          5,86

         Стр. 21/1/

Продолжение таблицы 10.1

Наименование параметра	
Численное значение	 
Источник	
6.10 Подъем потока к колесу насоса
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа
	
          10*103

           1,489
           0,056
           0,64

6.11 Сужение потока при входе на колесо (диффузор)
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

        10*103

           3,345
           0,1
           6,06
		
6.12 Подъем потока от колеса насоса до отметки +9,2м
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

           10*103

            1,489
            0,08
            0,88
		
6.13 Отвод потока от насоса через кольцевую полость до лотка
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

           10*103
           
           0,786
           0,33
           3,48	

          Стр. 103/1/	
6.14 Проход потока по лотку к напорной камере
  -расход ТН в одной петле, кг/с
  -расчетная скорость, к которой приведен КГС, м/с
  -КГС
  -гидравлическое сопротивление, кПа

           10*103

           0,188
           1*10-3
           6*10-4		
6.15 Суммарное гидравлическое сопротивление на участке, кПа
	
          18,67		
7. Сопротивление активной зоны, кПа	130		
Суммарное сопротивление контура, кПа
	
239.636		

10.3 Перечень работ, которые необходимо провести на следующих стадиях разработки

На следующих стадиях разработки должны быть выполнены уточненные расчеты теплогидродинамических характеристик реакторной установки с учетом новых конструкционных решений по первому контуру реактора и уточненных характеристик оборудования.  Оптимизация проходных сечений обвязки по всасывающему контуру циркуляционных насосов и сечениям для естественной циркуляции. 
Должны быть выполнены теплогидравлические расчеты работы реактора на частичных режимах  и исследована устойчивость работы  насосов на минимальных оборотах.
Для уточнения гидравлических характеристик сложных элементов контура ( вход в активную зону и хвостовики твэлов, решетки на входе и  в шахте парогенератора и др.) целесообразно предусмотреть проливку на макетах этих элементов.

Список литературы

1. И.Е. Идельчик. Справочник по гидравлическому сопротивлению фасонных и прямых частей трубопроводов. 1950.
2. П.Л. Кириллов, Ю.С. Юрьев,В.П. Бобков. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). Энергоатомиздат. 1990.
3. Парогенератор  БРЕСТ-ОД-300. Расчет теплогидравлический 453.РР1.
 ОКБ Гидропресс.
4. НИКИЭТ. Реактор. Пояснительная записка. БРЕСТ 01.00.000 ПЗ.2000.