РАЗРАБОТКА И АДАПТАЦИЯ ВИХРЕРАЗРЕШАЮЩЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЕРИФИКАЦИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА КРУПНОМАСШТАБНОЙ МОДЕЛИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА


DOI: http://dx.doi.org/10.21122/2220-9506-2017-8-3-203-213

Полный текст:


Аннотация

Последние десятилетия развитие методов прикладных расчетов теплогидравлических процессов, происходящих в ядерном реакторе, ознаменовано бурным ростом вычислительных мощностей суперкомпьютеров (High Performance Computing, HPC), способствующих активному внедрению методов вычислительной гидродинамики (английская аббревиатура CFD). Использование таких программ для обоснования технико-экономических показателей, в особенности безопасности ядерных реакторов, требует проведения всесторонней верификации математических моделей и самих CFD-программ. Целью работы являлась разработка и адаптация измерительной системы, обладающей характеристиками, необходимыми для ее применения в составе верификационного экспериментального стенда. Стенд предназначен для исследования процессов смешения потоков теплоносителя с различными физическими свойствами (например, концентрацией растворенных примесей) внутри крупномасштабной модели реактора. Основной метод, применяемый для регистрации пространственного поля концентрации в области смешения, – метод пространственной кондуктометрии.

В ходе работы создан измерительный комплекс, включающий пространственные кондуктометрические датчики, систему вторичных преобразователей и программное обеспечение. Разработаны методики калибровки и нормировки результатов измерений. В ходе первой серии экспериментов получены осредненные поля концентрации примеси в потоке теплоносителя, нестационарные реализации измеряемой локальной проводимости, проводился их спектральный и статистический анализ.

Проведено сравнение полученных данных с претестовыми CFD-расчетами, выполненными в программе ANSYS CFX. Совместный анализ полученных результатов позволил выявить основные закономерности исследуемого процесса, продемонстрировать возможности созданной измерительной системы в части получения экспериментальных данных требуемого для верификации «CFD-качества».

Проведенная адаптация пространственных датчиков позволяет провести более обширную программу экспериментальных исследований, на основе которой будет создан банк данных и необходимых обобщений. Полученная информация дает возможность ответить на ряд вопросов, связанных с масштабированием результатов CFD-расчетов на натурные параметры работы водо-водяных ядерных реакторов. 


Об авторах

С. М. Дмитриев
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Россия


А. Е. Хробостов
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Россия


А. А. Баринов
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Россия

Адрес для переписки: Баринов А.А. – Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950,   e-mail: lxbarinov92@mail.ru



В. Г. Главный
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук
Россия


Список литературы

1. Review of Uncertainty Methods for Computational Fluid Dynamics Application to Nuclear Reactor Thermal Hydraulics // OECD, NEA. – 2016. – 132 c.

2. Rohde, U. Fluid mixing and flow distribution in the reactor circuit, measurement data base / U. Rohde [еt al.] // Nuclear Engineering and Design. – Vol. 235. – 2005.

3. Farkas, I. Validation of computational fluid dynamics calculation using Rossendorf coolant mixing model flow meaurements in primary loop of coolant in a pressurized water reactor model / I. Farkas, E. Hutly, T. Farkas, A. Takaxs, A. Guba, I. Toth // Nuclear engineering and technology. – 2016. – Vol. 48. – Р. 941–951. doi: 10.1016/j.net.2016.02.017

4. Kim, K. Mixing behaviors in a downcomer and core inlet / K. Kim, D.J. Euh, T.S. Kwon, E. Schleicher // Proceedings of Specialists Workshop on Advanced instrumentation and Measurement Techniques for Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (SWINTH-2016). – 2016. – paper #016, pp. 1–14.

5. Kim, K. Experimental study of the APR+ reactor core flow and pressure distributions under 4-pump running conditions / K. Kim, D.J. Euh, I.C. Chu, Y.J. Youn, H.S. Choi, T.S. Kwon // Nuclear Engineering and Design. – 2013. – Vol. 265. – P. 957–966. doi: 10.1016/j.nucengdes.2013.07.021

6. Forgione, N. Downcomer and lower plenum experimental facility / N. Forgione, V. Baudanza, I.Angelo, D. Martelli // Report RdS, ENEA,UNIPI. – 2011.

7. Волков, В.Ю. Верификация CFD модели реактора по результатам испытания системы быстрого ввода бора / В.Ю. Волков [и др.] // Материалы 10-й МНТК «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». – Подольск, 2017.

8. Дмитриев, С.М. Особенности применения пространственных кондуктометрических датчиков при моделировании смешения потоков теплоносителя в элементах оборудования ядерных энергетических установок / С.М. Дмитриев, А.Е. Хробостов, А.А. Баринов, В.Г. Главный // Приборы и методы измерений. – 2016. – Т. 7. – № 3. – С. 247–255.

9. daSilva, M.J. High speed multichannel impedance measuring system / M.J. daSilva, N.S. Eduardo, T.P. Vendruscolo // Acta IMEKO. – 2012. – Vol. 1. – Р. 36–41.

10. Будников, А.В. Проблемы масштабирования CFD программ к описанию процессов смешения в реакторных установках / А.В. Будников [и др.] // Сборник трудов НТС «Проблемы верификации и применения CFD-кодов в атомной энергетике». – Н. Новгород, 2016.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Баринов А.А., Главный В.Г. РАЗРАБОТКА И АДАПТАЦИЯ ВИХРЕРАЗРЕШАЮЩЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЕРИФИКАЦИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА КРУПНОМАСШТАБНОЙ МОДЕЛИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА. Приборы и методы измерений. 2017;8(3):203-213. DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-3-203-213

For citation: Dmitriev S.M., Khrobostov A.E., Barinov A.A., Glavny V.G. DEVELOPMENT AND ADAPTATION OF VORTEX REALIZABLE MEASUREMENT SYSTEM FOR BENCHMARK TEST WITH LARGE SCALE MODEL OF NUCLEAR REACTOR. Devices and Methods of Measurements. 2017;8(3):203-213. (In Russ.) DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-3-203-213

Просмотров: 23

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)