Введение к работе
Актуальность темы. Проблема обеспечения безопасности в энергетике приобретает в последнее зремя псе большую значимость, что обусловлено прежде всего ростом единичных мощностей энергетического оборудования, а значит а расширениеы воздействия на окружавшую среду в случае возможных аварий. Особенно актуальна данная проблема для ядерной энергетики. Несмотря на то, что ядерная энергетика характеризуется одним из наименьших совокупных рисков по сравнении с электроенергетикоЯ на других видах топлива, общественность в наибольшей мере испытывает обеспокоенность именно авариями на атомных станциях. Затраты, связанные с повышением безопасности ат<-чных станций, уже сейчас в ряде стран приближают стоимость электроэнергии от АЭС к стоимости электроэнергии от станций, работающих на ископаемом топливе. Практически невозможно или нецелесообразно экспериментально воспроизвести полный спектр аварийных ситуаций для всех элементов энергетического оборудования. Поэтому зачастую единственно возможным средством анализа нестационарных теплогидравлических процессов, характеризующих аварийные режимы, является расчетный анализ, основанный на численном моделировании аварийных процессов в энергетическом оборудовании.
Цель работы. Основной целью работы являлась разработка методик численного моделирования аварийных процессов в элементах энергетического оборудования и исследование с их помощью, в частности, различных стадий аварий водоохлаждаемых реакторных , установок интегральной компоновкн . В работе были поставлены следующе задачи :
разработка полностью неявной разностной схемы решения основных уравнений двухфазного потока для моделирования динамики переходных и аварийных процессов в разветвленных теплогидравлических контурах;
реализация предложенной разностной схемы в вычислительной программе и апробация на примере контура естественной циркуляции при его разгерметизации в сравнении с другими методами;
использование разработанной программы Сна основе неявной разностной схемы решения основи- тс уравнений двухфазного потока) для выполнения расчетного анализа начальной стадия аварийных режимов в водоохлаждаемых реакторах интегральной компоновки;
разработка математической модели и вычислительной программы для
выполнения многовариантных расчетов длительной стадии расхолаживания при потере теплоносителя в водоохлахдаемых реакторах интегральной компоновки и расчетный анализ некоторых режимов;
получение аналогической зависимости для оценки времени сохранения активной зоны под заливом при выпаривании теплоносителя через предохранительные клапаны;
Научная новизна. Разработана математическая мздель и программа для анализа аварийных и переходных процессов в разветвленных теплогидравлических контурах с параллельными ветвями на основе гомогенной равновесной модели двухфазного потока. Конфигурация расчетной схемы контура легко меняется путем соответствующих изменений в исходных данных. Благодаря использование полностью неявной разностной схемы решения уравнений сохранения и состояния и их линеаризации относительно расхода, плотности, давления и энтальпии метод особенно эффективен (высокая скорость сходимости итераций и производительность) при малых значениях давления, а также для медленно изменяющихся процессов.
Разработана "етодика и быстродействующая программа для выполнения многовариантных расчетов длительной стадии расхолаживания при потере теплоносителя в водоохлахдаемых реакторах. Многовариантные расчеты достаточно длительных процессов Снесколько часов или суток) выполняются с быстродействиеи, примерно в '50-100 раз превышающим реальный масштаб времени.
На основе комплекса программ выполнен анализ, определяющих аварийных режимом С включая запроектные аварии ) реакторных установок атомных станций теплоснабжения корпусного типа.
Практическая ценность. Разработанный комплекс програма использовался во ВНИИАМ при эскизном проектировании атомных станций теплоснабжения с блоками мощностью 100 и 200 МВт, которое осуществлялось временными советско-чехословацкими 15 советско-болгарскими коллективами по реализации задания 3.2.1.4 проблемы 3.2.1 КП НТП СЭВ.
Математическая модель для моделирования динамики переходных и аварийных процессов в разветвленных теплогидравлических контурах может быть использована для анализа теплогидравлических параметров в элементах энергетического оборудования.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на межотраслевом семинаре по динамике "Безопасность и устойчивость ЯЭУ"Сг. Горький, 5-9 июня 1989г), на семинаре по динамике "Экспериментальные исследования и математическое моделирование
нестационарных процессов в ЯЗУ, связанных с гидроударами, тепловыми взрывами и другими тяжелыми авариями" Сг.Одесса, 25-29 сентября 1989г), на международном семинаре "Теплофизика-90. Теплофизическио аспекты безопасности ВВЭР" Сг.Обнинск, 2S-28 сентября 1990т), на семинаре по динамике "Безопасность ядерно-энергетических установок:. природные техногенные и диверсионные воздействия" Сг.Киев, 8-12 октября 1990г.), на семинаре ; і динамике "Динамика тепломеханического оборудования ЯЭУ" Сг. Одесса, 18-21 сентября 1992г).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 3 статьях в 18 научно-технических отчетах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы из 41 наименований. Содержание работы изложено на 118 страницах, включает 85 страниц машинописного текста, 3 таблицы и 30 рисунков.