Расчет циркуляционных течений при свободной конвекции жидкого теплоносителя
ОАО «ОКБМ Африкантов» (Нижний Новгород) является разработчиком реакторов различных типов. Важнейшей проблемой при создании новых энергетических установок является безопасность их работы в условиях аварий. Одной из тяжелых запроектных аварий является обрушение активной зоны (АЗ). Для безопасности установки в подобной ситуации в конструкцию закладываются технические решения, обеспечивающие ликвидацию последствий – удаление остаточного тепловыделения обрушенной АЗ на основе циркуляционных течений при свободной конвекции теплоносителя. Эффективным методом анализа такого способа является компьютерное моделирование теплоносителя, максимально приближенное к реальной конструкции и условиям ее работы.
По CAD модели реактора БН-800, предоставленной Заказчиком, на основе программных средств STАR-Design и STAR-CCM+ разработана детальная дискретная компьютерная модель, включающая все основные особенности реальной конструкции, влияющие на термодинамику потоков теплоносителя в заданных условиях. Расчеты проведены для двух случаев, когда разрушение напорной камеры не препятствует развитию естественной циркуляции через разрушенную активную зону и когда приводит к полному перекрытию проходных сечений в нижней плите напорной камеры сталью расплавившихся ТВС. Расчеты показали, что даже при неработающих насосах в обоих случаях устанавливается циркуляция, обеспечивающая эффективное охлаждение расплавленного топлива.
Применение программы STAR-CCM+ на кластерных вычислительных ресурсах ООО «Саровский Инженерный Центр» позволило быстро и точно выполнить расчеты циркуляционных течений при свободной конвекции жидкого теплоносителя в реальной конструкции БН-800. В результате Заказчик получил подробную трехмерную картину распределения полей температур, и скоростей установившегося течения жидкости. Численное решение позволило подтвердить правильность конструкторских решений и достаточную эффективность разработанного способа ликвидации последствий возможной тяжелой аварии. На основе компьютерного моделирования решена одна из важных проблем безопасности новых ядерных энергетических установок.