Теплогидравлический расчет номинального режима работы реактора THTR 300

1. Теплогидравлический расчет номинального режима работы реактора THTR 300

Теплогидравлический расчет
номинального режима работы
реактора THTR 300

2. Интегральные параметры реактора

Тепловая мощность реактора Q = 760 МВт
По заданным в проекте Твх = 262 С, Твых = 750 С,
и давлению в активной зоне P = 4 МПа расход теплоносителя в первом контуре
I вх 262 С, 4 МПа 1.373 106 Дж/кг
I вых 750 С, 4 МПа 3.907 106 Дж/кг
G
I вх
Q
300 кг/с
262 С, 4 МПа I вых 750 С, 4 МПа

3. Функция тепловыделения

πz
Q z Q0 cos
H
эф
H = 5.15 м – заданная из проекта высота активной части реактора
Для гомогенного реактора с отражателями
Q0

4.

Функция тепловыделения
Величину Hэф удобно определять по заданному в проекте коэффициенту
неравномерности по высоте активной зоны, Kz = 1.25.
Q0
Kz
Q
после интегрирования
H
H
2
πz
H cos H эф d z
2
πH πH
K z sin
2H 2H
эф
эф
Hэф = 5.894 м

5.

Функция тепловыделения
Величина Qo определяется на один твэл.
По проекту количество твэл в реакторе Nтв = 7 105.
Q
1
N тв H
H
2
πz
Q
cos
d
z
0
H
H
эф
2
Q0 = 1519,94 Вт

6.

Температура теплоносителя по высоте активной зоны
z
N тв
Tж z Tвх
Q d
G cp H H
cp
I вых I вх
= 5192.62 Дж/(кг К).
Tвых Tвх
2
TempFluid
800
700
600
500
400
300
z
2
1
0
1
2

7.

Гидравлические характеристики
В реактор засыпаются одинаковые шары радиусом rтвэл=30 мм.
Диаметр активной зоны D=5.6 м.
Для хаотичной упаковки одинаковых шаров в цилиндре пористость засыпки
m
2
1
3N
2
2N N
2
при 1 N 1.8
,
0.78
0.375 при N 3.5
2
N
m = 0.375
N
D
2 rтвэл

8.

Коэффициент теплоотдачи в режиме турбулентного
обтекания упаковок шаров
Nu 0.30
1 m
0.35
m1.225
Re 2 103 ; 10 4
Re0.65
ρ 2.456 кг/м ;
3
4
Па с;
αконв 2 rтвэл
Nu
λ
w
λ 0.3045 Вт/(м К);
Pr 0.6422 .
m1.25
Re 104 ; 2.5 105
Свойства гелия при средних давлении и
температуре в реакторе
μ 0.3766 10
0.3
1 m
Nu 0.18
Re0.7
G
πD
m ρ
4
Re
2
13.22 м/с
w 2rтвэл
5.17 10 4
μ
ρ
конв= 5000 Вт/(м2 К)

9.

Температура поверхности оболочки твэл
Q z
Tоб z Tж z
2
4π rтвэл αконв
TempCover
800
700
600
500
400
300
2
1
0
1
2
z

10.

Максимальная температура топливной композиции
1
1
1
1
Rтерм
4π λ об rтвэл δоб rтвэл 8 π λ топ rтвэл δоб
Характеристики твэл
Материал топлива
UO2+С
Материал оболочки
С
Внешний радиус твэла rтвэл , мм
30
Теплопроводность топлива топ, Вт/(м К)
39
Толщина оболочки об, мм
5
Теплопроводность оболочки об, Вт/(м К)
47
Rтерм= 0.0521 К/Вт

11.

Максимальная температура топливной композиции
Tц z Tоб z Q z Rтерм
TempFuel
900
800
700
600
500
400
300
2
1
0
1
2
z