Введение
1. Современное состояние развития расчетных кодов, используемых для обоснования безопасности ядерных энергетических установок 29
1.1 Общие принципы моделирования теплогидравлических процессов на АЭС 29
1.2Теплогидравлические коды 32
1.3 Контейнментные коды 39
1.4 Основные выводы по первой главе 45
2. Перемешивание теплоносителя с различной концентрацией бора в проточном тракте реактора 46
2.1 Анализ существующих подходов и методов исследования 46
2.2 Математическая модель течения в реакторе 57
2.3 Численная методика 67
2.4 Описание экспериментов на стенде ОКБ «Гидропресс» 73
2.5 Результаты расчета эксперимента с внезапным пуском ГЦН 78
2.5.1 Расчетные параметры 78
2.5.2 Расход теплоносителя, выполнение балансов 78
2.5.3 Концентрация бора на входе в активную зону 84
2.5.4 Профили концентрации 98
2.5.5 Поля концентрации 100
2.6 Анализ влияния сил плавучести на перемешивание теплоносителя 118
2.7 Расчет перемешивания теплоносителя с различной концентрацией борной кислоты в проточном тракте реактора ВВЭР-1000 148
2.7.1 Сценарий аварии, начальные и граничные условия 148
2.7.2 Расчетная сетка 151
2.7.3 Результаты расчета -...: 156
2.8 Основные результаты второй главы 169
3 Теплогидравлика второго контура горизонтального парогенератора 172
3.1 Общая характеристика горизонтальных парогенераторов 172
3.2 Основные проблемы, связанные с эксплуатацией горизонтальных парогенераторов 179
3.3 Подходы к моделированию работы парогенератора 184
3.4 Описание кода STEG ...: 190
3.4.1 Система уравнений сохранения массы, импульса и энергии для пароводяной смеси 190
3.4.2 Законы межфазного взаимодействия 194
3.4.3 Законы взаимодействия двухфазной среды с трубчаткой 198
3.4.4 Модель распределения растворенных примесей в водяном объеме и образования отложений на теплообменной поверхности 200
3.4.5 Численный метод интегрирования трехмерных уравнений сохранения массы, импульса и энергии пароводяной смеси 204
3.4.6 Структура программного комплекса STEG и основные характеристики 211
3.5 Анализ теплогидравлических процессов и распределения примесей и отложений в горизонтальном парогенераторе ПГВ-1000 (штатный вариант системы водопитания и продувки) .215
3.5.1 Исходные данные для расчета 215
3.5.2 Общая картина циркуляции в ПГВ-1000
штатного варианта 219
3.5.3 Анализ локальных характеристик 230
3.5.4 Расчет распределения растворенных примесей в водяном объеме и отложений на трубчатке ПГВ-1000 241
3.6 Сопоставительный анализ теплогидравлических процессов и распределения примесей в ПГВ-1000 с шахматной и коридорной компоновкой трубного пучка 250
3.6.1 Исходные данные для расчета ПГВ-1000 с
шахматной и коридорной компоновкой трубного пучка. 250
3.6.2 Сравнение теплогидравлических процессов в ПГВ-1000 с шахматной и коридорной компоновкой трубного пучка 254
3.6.3 Расчет распределения растворенных примесей в водяном объеме и поверхностной концентрации отложений для ПГ с коридорным и шахматным трубными пучками 264
3.6.4 Сравнение основных характеристик в парогенераторах с коридорной и шахматной компоновкой трубного пучка 274
3.7 Верификация кода STEG 276
3.7.1 Сравнение расчетных и экспериментальных данных по паросодержанию и скоростям потока 276
3.7.2 Сравнение расчетных и экспериментальных данных по концентрациям растворенных примесей 284
3.8 Основные результаты по третьей главе 286
4 Взаимодействие высокотемператзфного расплава с водой 290
4.1 Общая характеристика процессов взаимодействия высокотемпературного расплава с водой 292
4.2 Обзор исследований взаимодействия высокотемпературного расплава с водой 297
4.2.1 Стадия предварительного перемешивания расплава с водой 297
4.2.1.1 Дробление струи расплава в воде 297
4.2.1.2 Перемешивание диспергированного расплава с охладителем 309
4.2.3 Взрывное взаимодействие расплава с охладителем 319
4.2.4 Компьютерные коды для моделирования взаимодействия расплава с охладителем 329
4.2.5 Основные проблемы и направления исследований парового взрыва 338
4.3 Математическая модель предварительного перемешивания 342
4.3.1 Уравнения движения пароводяной смеси 342
4.3.2 Законы межфазного взаимодействия 346
4.3.2.1 Силовое межфазное взаимодействие 346
4.3.2.2 Теплообмен 347
4.3.2.3 Межфазный массообмен ...350
4.3.3 Описание динамики дисперсной фазы 351
4.3.3.1 Моделирование струи 351
4.3.3.2 Пористая структура 353
4.3.3.3 Капли расплава 353
4.3.3.4 Модель столкновений частиц 354
4.3.3.4 Модель генерации водорода 357
4.3.4 Численная схема 359
4.3.5 Краткая блок-схема кода VAPEX-P 365
4.4 Математическая модель взрывного взаимодействия 367
4.4.1 Основные предположения и допущения 367
4.4.2 Система уравнений, описывающих динамику фаз 370
4.4.3 Определяющие соотношения 375
4.4.3.1 Силовое взаимодействие фаз 376
4.4.3.2 Теплообмен между фазами 380
4.4.3.3 Массообмен между фазами 385
4.4.3.4 Диаметр дисперсной фазы 387
4.4.4 Численный метод - ...391
4.4.5 Краткая характеристика кода VAPEX-D 394
4.5 Анализ экспериментов по перемешиванию расплава с охладителем с помощью кода VAPEX 396
4.5.1 Эксперименты на стенде MAGICO 396
4.5.1.1 Описание экспериментальной установки MAGICO-2000 396
4.5.1.2 Изотермические эксперименты 398
4.5.1.3 Эксперименты с горячими частицами 414
4.5.2 Эксперименты на стенде QUEOS 421
4.6 Тестирование кода VAPEX на задачах, имеющих аналитическое решение 424
4.6.1 Задача о распространении ударной волны 424
4.6.2 Задача о распространении волн давления в открытом бассейне 433
4.7 Верификация кода VAPEX на крупномасштабных экспериментах FARO по взаимодействию кориума с охладителем 442
4.7.1 Основные компоненты установки FARO 442
4.7.2 Методика проведения экспериментов 446
4.7.3 Система измерений 447
4.7.4 Начальные условия экспериментов L-14, L-24 и L-33 448
4.7.5 Анализ эксперимента FARO L-14 450
4.7.5.1 Экспериментальные условия ; 450
4.7.5.2 Нодализационная схема и расчетные параметры 451
4.7.5.3 Результаты расчетов 455
4.7.6 Анализ экспериментов FARO L-24 468
4.7.6.1 Экспериментальные условия 468
4.7.6.2 Нодализационная схема и расчетные параметры 469
4.7.6.3 Результаты расчетов 471
4.7.7 Анализ эксперимента FARO L-33 484
4.7.7.1 Экспериментальные условия 484
4.7.7.2 Нодализационная схема и расчетные
параметры расчета кодом VAPEX-P 485
4.7.7.3 Результаты расчетов кодом VAPEX-P 488
4.7.7.4 Моделирование парового взрыва кодом VAPEX-D 498
4.7.7.4.1 Нодализационная схема и
4.7.7.4.2 Анализ полученных результатов 500
4.7.7.4.3 Результаты расчетов без модели генерации водорода 507
4.8 Анализ паровых взрывов при тяжелых авариях на водяных реакторах под давлением и определение нагрузок на контайнмент 512
4.8.1 Возможные сценарии тяжелой аварии и основные физические процессы 512
4.8.2 Нодализационная схема и основные параметры 517
4.8.3 Результаты расчетов 518
4.8.3.1 Расчет с начальным уровнем воды 3 м 518
4.8.3.2 Расчет с начальным уровнем воды 1 м 528
4.8.3.3 Расчет с уменьшенным расходом кориума в струе 535
4.8.3.4 Анализ полученных результатов 542
4.9 Основные результаты четвертой главы .„ ...;. 544
Заключение .547
Список литературы
