петля 1 - Гидропресс

Верификация модели перемешивания теплоносителя в
корпусе реактора по результатам экспериментов на 4-х
петлевом стенде ФГУП ОКБ “Гидропресс”
М.А.Быков, Е.А.Лисенков, Ю.В.Беляев,
В.Н.Ульяновский, Е.В.Сотсков, М.О.Закутаев
Подольск, 2007
Содержание






Постановка задачи
Описание экспериментального стенда
Описание расчетных кодов (ТРАП-КС, КОРСАР/ГП)
Описание эксперимента
Сравнение результатов эксперимента и расчетов
Заключение
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
2
Постановка задачи
При анализе проектных переходных и аварийных режимов РУ с
возникновением асиметрии поля температур и/или концентрации
бора на входе в активную зону возникает необходимость проведения
расчета процесса перемешивания. При этом требуется получение
информации об определяющих характеристиках этого процесса –
интенсивности перемешивания в напорной и сборной камерах
реактора.
Процесс перемешивания в реакторе характеризуется сложностью
определения взаимного массообмена между потоками теплоносителя
из петель при их слиянии на входе в реактор, а также при
совместном протекании через напорную камеру, кассеты активной
зоны и сборную камеру.
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
3
Описание экспериментального стенда
7
6
5
4
Стенд моделирует РУ ВВЭР-1000:
- модель реактора;
- 4 петли;
- компенсатор давления;
- 4 циркуляционных насоса;
3
2
Основные исходные данные экспериментального стенда
Наименование параметра
Число работающих насосов
Значение
4
1
Максимальный расход теплоносителя через модель реактора, м3/ч
1200
Максимальный расход теплоносителя в петле с работающим насосом, м3/ч
300
Объем воды в модели реактора, м3
0,888
Объем воды в стендовой петле, м3
0,727
Объем воды в расширителе, м3
0,28
Длина стендовой петли, м
22,2
Длина расширителя на петле, м
1,77
Диаметр трубопровода петли (внутренний), м
0,168
Диаметр трубопровода расширителя (внутренний), м
0,45
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
4
Описание экспериментального стенда
Y
9 30
петля 1
55
петля 2
X
1 – корпус, 2 – нижняя часть шахты реактора, 3 – шахта
реактора,
4 – “кассета”, 5 – выгородка, 6 – зонды с
кондуктометрическими датчиками на выходе днища
шахты, 7 – датчики на патрубках
Установка датчиков на модели реактора
петля 4
55
9 30
петля 3
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
5
Описание расчетного кода ТРАП-КС
Динамика-97
Расчет параметров первого и
второго контуров
Камера
Расчет процессов перемешивания
однофазного теплоносителя в
камерах реактора
Камаз
Расчет нейтронного поля и
теплогидравлической обстановки в
АЗ в трехмерном приближении
Моделируется:
Моделируется:
Моделируется:
- компенсатор давления;
- опускной участок напорной
камеры (8 участков по длине, 20 по
азимуту);
- 151 канал АЗ;
- система впрыска и отбора
теплоносителя;
- 4 петли (циркуляционный насос,
“парогенератор”(5 участков ),
горячая нитка(3 участка), холодная
нитка(8 участков), напорная
камера(6 участков), сборная
камера(6 участков) );
- подъемный участок напорной
камеры (5 участков по длине, 151
шестигранный канал);
- 8 каналов протечек;
Т.к. стенд не обогреваемый,
то в данном расчете
нейтронная кинетика не
моделируется.
- СКР (20 секторов, 7 участков по
длине)
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
6
Описание расчетного кода КОРСАР/ГП
КОРСАР/ГП = РК КОРСАР + модуль Камера (DPLHP)
Тепловые связи
Гидравлические связи
ch11
ch21
ch31
ch41
col1
ch1..
ch2..
ch1..
ch2..
sch1
dplhp1
col2
Расчет процессов перемешивания
однофазного теплоносителя в
камерах реактора
Моделируется:
- опускной участок напорной
камеры (8 участков по длине, 20 по
азимуту);
- подъемный участок напорной
камеры (5 участков по длине, 151
шестигранный канал);
- СКР (4 канала, 3 участков по
длине)
ch11 ch21 ch31 ch41
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
7
Описание эксперимента
Эксперимент проводился при следующих условиях:
- расход впрыска соли осуществлялся во вторую петлю;
- впрыск раствора соли начинался через 20 с после включения измерительной аппаратуры
- время впрыска – 180 с
Основные данные расчетных вариантов
по проводимым опытам при работе 4-х петель
Средн.
расход
впрыска
в
эксперменте,
м3/ч
7
8
Номер
опыта
9
Концентрация соли
г/кг
Ск
опыт
г/кг
Ск
расчет
г/кг
ТРАПКС
Ск
расчете
г/кг
КОРСАР/ГП
13,8
1,2
3,4
3,56
3,63
17,5
16,8
2,2
5,1
4,73
4,73
15,96
14,1
1,14
3,21
3,34
3,31
15,73
С0
Сбак
г/кг
опыт 7, расчет
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
8
Сравнение расчетных и экспериментальных данных
Исходные состояния по вариантам
Номер
опыта
Работающие насосы
стенда
Расход насоса,
м3/ч
Коэффициент,
учитывающий
перемешивание
7
1,2,3,4
90
10
30
8
1,2,3,4
172
18,0
27
9
1,2,3,4
300
22,0
43
Угловое смещение
потока, град
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
9
Опыт 7
изменение концентрации соли в холодной нитке
петля 1
петля 3
петля 2
петля 4
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
10
Опыт 7
изменение концентрации на входе в АЗ модели
ТРАП-КС
1
для момента времени Т = 180 с
2
4
ОПЫТ
1
3
КОРСАР/ГП
4
2
1
3
2
4
3
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
11
Опыт 8
изменение концентрации соли в холодной нитке
петля 1
петля 2
петля 3
петля 4
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
12
Опыт 8
изменение концентрации на входе в АЗ модели
ТРАП-КС
для момента времени Т = 180 с
ОПЫТ
КОРСАР/ГП
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
13
Опыт 9
изменение концентрации соли в холодной нитке
петля 1
петля 2
петля 3
петля 4
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
14
Опыт 9
изменение концентрации соли в холодной нитке
ТРАП-КС
для момента времени Т = 180 с
ОПЫТ
КОРСАР/ГП
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
15
Сопоставление расчетных и экспериментальных данных
Сопоставление расчетных и экспериментальных значений приращения концентрации соли в конце расчета
(500 с)
Параметр
Номер опыта
Значение
7
8
9
Приращение концентрации, опыт, г/кг
2,2
2,9
2,07
Приращение
концентрации,
расчет, г/кг
ТРАП-КС
2,36
2,53
2,2
КОРСАР/ГП
2,43
2,53
2,17
Разница приращений
(расчет -опыт),г/кг
ТРАП-КС
+0,16
-0,37
+0,13
КОРСАР/ГП
+0,23
-0,37
+0,10
Разница
приращений
(расчет-опыт), %
ТРАП-КС
+7
-13
+6
КОРСАР/ГП
+10
-13
+5
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
16
Заключение
Проведены эксперименты по перемешиванию бора в
корпусе реактора при работе 4 ГЦН и отказе 1 емкости
СБВБ.
Пост-тестовые расчеты экспериментов выполнены по
кодам ТРАП-КС и КОРСАР/ГП.
Результаты
расчетов
подтвердили
способность
программных комплексов ТРАП-КС и КОРСАР/ГП в целом
по установке рассчитывать переходные процессы,
моделирующие межпетлевое перемешивание теплоносителя
для несимметричных возмущений при работе всех ГЦНА.
5-я международная научно-техническая конференция “Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР”
Май 2007 г., Подольск
17