Общая схема теплового расчета гетерогенных реакторов, охлаждаемых однофазным теплоносителем

Необходимо учесть все ограничения в данном регионе, конструкции, стоимость всей инфрастуктуры. Нужную электрическую мощность определяет заказчик.

Тепловая мощность реактора

h - КПД брутто проектируемой АЭС (h» 0,3)

Выбор конфигурации активной зоны ядерной установки

Объем активной зоны

qV - удельное тепловыделение по объему активной зоны (МВт/м3, кВт/л).

ВВЭР qv = 80…100 МВт/м3

РБМК qv = 40…50 МВт/м3

Газовый теплоноситель qv = 4…6,5 МВт/м3

Магноксовые графитовые qv = 0,8…1 МВт/м3

D2O qv = 6…10 МВт/м3

Реакторы на б. н. qv = 400…500 МВт/м3

Объем активной зоны для реакторов РБМК-1500 примерно равен объему активной зоны реаткора РБМК-1000

Форма активной зоны – чаще всего цилиндрическая

Оптимальное соотношение для цилиндра исходя из критического объема

H0 = (0,8…0,9) D0

Для ВВЭР H0 = 1,12 D0 (связано с транспортировкой корпуса).

Для БН H0 = 0,13 D0 (теплоноситель – металл, учитывается пустотный коэффициент)

Определение числа ячеек в активной зоне

fяч - площадь элементарной ячейки (зависит от типа реактора)

Расход теплоносителя

Расход теплоносителя через реактор

Dh = hвых - hвх - изменение энтальпии;

cp – изобарная теплоемкость теплоносителя (давление в реакторе практически постоянно)

DT = Tвых ­– Tвх - подогрев теплоносителя в активной зоне.

DT» 15 0C (РБМК)

DТ» 30 0С (ВВЭР)

DТ» 100…200 0C (с газовым теплоносителем)

Расход теплоносителя через ячейку

Расход теплоносителя на 1 твэл

Скорость теплоносителя

Sяч - проходное сечение теплоносителя в ячейке.

При этом необходимо учесть расход теплоносителя через наиболее напряженную ячейку

Средняя скорость теплоносителя ограничивается видом теплоносителя:

вода w = 5…6 м/с;

натрий w = 5,5…6 м/с;

газ w = 40…80 м/с

Средний тепловой поток

Q – тепловой поток от твэлов;

Fтв - суммарная площадь твэлов.

Для ВВЭР (определяется кризисом теплообмена)

Распределение температур теплоносителя по высоте активной зоны

Ячейка энергетически напряженная или средняя

Температура теплоносителя по высоте от нижнего обреза

Þ

ql – линейное энерговыделение

(ql0 – линейное энерговыделение на средине активной зоны)

- среднее линейное энерговыделение в активной зоне.

Nяч – количество ячеек в активной зоне;

nтв - количество твэлов в ячейке.

Для наиболее напряженных ячеек

Температура теплоносителя в сечении z для средненапряженного твэла.

H0 – высота активной зоны;

H – экстраполированная высота активной зоны.

Средний подогрев теплоносителя в активной зоне:

Температура в центре активной зоны (z = 0)