Введение
1 Объект и задачи исследования 11
1.1 Актуальность перевода отработавшего ядерного топлива на сухое хранение в России и за рубежом 11
1.2 Отечественный и зарубежный опыт по технологии обращения с ОЯТ РБМК с использованием контейнеров 12
1.3 Технология разделки и загрузки в контейнер ОЯТ РБМК-1000 20
1.4 Основные выводы и задачи диссертационной работы 24
2 Математические модели и алгоритм расчета 26
2.1 Постановка задачи и обзор расчетных кодов 27
2.2 Расчет нестационарных полей температур в твердых телах с применением метода конечных элементов 29
2.2.1 Основные уравнения и граничные условия 30
2.2.2 Выбор элемента и определение функций формы 30
2.2.3 Методика разбиения расчетной области на зоны и элементы 32
2.2.4 Уравнения метода конечных элементов для двумерных задач теплопроводности 35
2.2.5 Вычисление вектора нагрузки и матриц на элементе 37
2.2.6 Конечно-разностное решение дифференциальных уравнений 42
2.2.7 Формирование и решение системы линейных алгебраических уравнений 42
2.2.8 Оценка погрешности дискретизации 45
2.2.9 Затраты оперативной памяти и вычислительная эффективность 47
2.3 Моделирование лучистого теплопереноса 48
2.3.1 Сравнительный анализ радиационных моделей различных кодов 49
2.3.2 Постановка задачи о радиационном теплообмене 51
2.3.3 Алгоритм численной реализации метода Монте-Карло для определения угловых коэффициентов 52
2.3.4 Оценка величины вероятностной ошибки при использовании метода Монте-Карло 59
2.4 Корреляционные соотношения для моделирования конвективного теплообмена 60
2.4.1 Вертикальные и горизонтальные поверхности 60
2.4.2 Замкнутые объемы 62
2.4.3 Сборки топлива 63
2.5 Моделирование прогрева воздуха в ампулах 64
2.6 Моделирование прогрева воздуха в межампульном пространстве 65
2.7 Моделирование процессов тепломассообмена при прогреве и кипении воды.66
2.8 Алгоритм расчета процессов теплообмена при загрузке ампул с ОЯТ в чехол МБК 68
2.9 Основные выводы по второй главе 72
3 Тестирование и верификация программных модулей 73
3.1 Тестирование программного модуля расчета нестационарной теплопроводности 73
3.1.1 Охлаждение цилиндра конечной длины 74
3.1.2 Охлаждение цилиндра с непрерывно действующими источниками тепла 75
3.2 Тестирование программного модуля расчета угловых коэффициентов в системах черных тел 76
3.2.1 Два параллельных круговых цилиндра одинакового диаметра 77
3.2.2 Два параллельных круговых цилиндра различного диаметра 77
3.2.3 Круг и кольцо или круг, расположенные в параллельных плоскостях 78
3.2.4 Два коаксиальных цилиндра одинаковой высоты 80
3.3 Сопоставление с данными экспериментальных исследований по прогреву модели имитатора одиночной ампулы с пучком твэлов на воздухе 81
3.4 Сопоставление с результатами экспериментов и расчетов ЦКТИ по определению температурных режимов в 127-стержневой сборке твэлов 88
3.5 Основные выводы по третьей главе 92
4 Результаты расчетного анализа 94
4.1 Результаты расчетов температурного состояния топлива и воды в ампулах в период загрузки ОЯТ РБМК-1000 в чехол МБК 94
4.1.1 Исходные данные для расчетов 95
4.1.2 Обоснование используемых в математической модели допущений 97
4.1.3 Результаты расчетов в соответствии с проектной схемой для Ленинградской АЭС 108
4.1.4 Результаты расчетов в соответствии со схемами загрузки ампул в чехол контейнера от периферии к центру и в обратном порядке 123
4.2 Расчетный анализ температурного состояния твэлов и корпуса контейнера в период выдержки МБК с ОЯТ в герметичном состоянии в помещении транспортного коридора 126
4.3 Основные выводы по четвертой главе 130
Заключение 132
Список литературы 134
Приложение
