Гидродинамика теплоносителя в активной зоне реакторов PWR с ТВС-Квадрат с перемешивающими решетками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пронин Алексей Николаевич

• Пронин Алексей Николаевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Пронин Алексей Николаевич

Введение

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОГО ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Обзор конструкций перемешивающих и перемешивающих дистанционирующих решеток тепловыделяюших сборок ядерных реакторов

1.2 Современные способы и системы измерения для изучения гидродинамики и теплогидравлики в энергетическом оборудовании

1.3 Обзор результатов исследований гидродинамики и теплогидравлики в ТВС различных конструкций

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2 ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СТЕНДА И МЕТОДИК ИЗУЧЕНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТВС-КВАДРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ РЕШЕТКАМИ

2.1 Описание исследовательского стенда и экспериментальных моделей

2.2 Методология изучения гидродинамики в ТВС-Квадрат

2.3 Методика определения гидравлического сопротивления перемешивающих решеток

2.4 Методика определения коэффициента межъячейкового обмена

2.5 Методика определения параметра завихренности потока

2.6 Выводы по главе

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОДИНАМИКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТВС-КВАДРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ РЕШЕТКАМИ

3.1 Обоснование представительности исследований и определение нижней границы зоны автомодельности течения

3.2 Гидродинамика теплоносителя за перемешивающими решетками без лопаток в ячейках направляющих каналов

3.3 Гидродинамика теплоносителя за перемешивающими решетками с дополнительными лопатками в ячейках направляющих каналов

3.4 Гидродинамика теплоносителя за перемешивающими решетками с лопатками различной формы

3.5 Гидродинамика теплоносителя за перемешивающими решетками с лопатками сложной формы с двумя линиями отгиба

3.6 Влияние перемешивающих решеток на межкассетное перетекание

теплоносителя

3.7 Обобщающие зависимости влияния геометрических параметров лопаток на распределение гидродинамических характеристик потока теплоносителя

3.8 Выводы по главе

ГЛАВА 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТУРБУЛЕНТНОЙ ДИФФУЗИИ В

ТВС-КВАДРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ РЕШЕТКАМИ

4.1 Описание поячейкового кода «КАНАЛ»

4.2 Методология определения коэффициента турбулентной диффузии

4.3 Исследования гидродинамики теплоносителя в ТВС-Квадрат методом контрастной примеси

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Благодарности

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидродинамика теплоносителя в активной зоне реакторов PWR с ТВС-Квадрат с перемешивающими решетками»

Актуальность темы исследования

ТВС-Квадрат - российская тепловыделяющая сборка для реакторов PWR, разработанная для поставки на зарубежные атомные станции. Конструкция российской топливной кассеты должна быть конкурентоспособна по всем технико-экономическим и эксплуатационным показателям с зарубежными аналогами. Обеспечение конкурентоспособности осуществляется за счет применения инновационных конструктивных решений, которые позволяют достичь необходимого уровня экономичности, надежности и безаварийности эксплуатации. Выполнение этих условий невозможно без обеспечения надежного и эффективного охлаждения твэлов в активной зоне реактора. Интенсифицировать процессы теплообмена, а также выровнять температуры теплоносителя в различных областях поперечных сечений кассет можно за счет применения специальных решеток с смесительными лопатками. Решетки формируют сложное течение теплоносителя, характеризующееся направленными поперечными потоками и многочисленными вихревыми структурами, которые приводят к перераспределению гидродинамических характеристик потока теплоносителя внутри кассеты.

Подтверждением работоспособности и надежности активной зоны реактора PWR является обоснование ее теплотехнической надежности и определение запасов до кризиса теплоотдачи. Перераспределение гидродинамических характеристик потока теплоносителя преобразует температурные поля из-за изменения локальных коэффициентов теплоотдачи и расходов в отдельных областях, что необходимо учитывать при проведении теплогидравлического расчета активной зоны. Таким образом, для проведения теплогидравлического расчета и обоснования теплотехнической надежности необходимо исследование гидродинамики теплоносителя.

Сформированное за решеткой течение во многом определяется геометрией лопаток -формой, площадью, высотой, углом отгиба, а также их ориентацией на решетке. Изменение любой геометрической характеристики лопаток приведет к перераспределению локальных гидродинамических параметров. На этапе разработки перспективных конструкций перемешивающих решеток важна возможность точного прогнозирования гидродинамических параметров потока теплоносителя, а для этого необходимы знания о влиянии лопаток на течение теплоносителя.

Таким образом, исследование гидродинамики теплоносителя за перемешивающими решетками ТВС-Квадрат является актуальной научной задачей, решение которой позволит учесть влияние решеток на распределение характеристик потока при проведении теплогидравлического расчета активной зоны, а также сформировать принципы выбора

основных геометрических параметров смесительных лопаток при проектировании новых перспективных конструкций перемешивающих устройств.

В диссертационной работе представлены результаты исследований гидродинамики и процесса перемешивания теплоносителя в ТВС-Квадрат с перемешивающими решетками различных конструкций, отличающихся формой, площадью, высотой, углом отгиба смесительных лопаток, а также их ориентацией на решетке. Также исследована гидродинамика при межкассетном поперечном перетекании теплоносителя в активной зоне реакторов с ТВС-Квадрат.

Степень разработанности темы диссертации

При выполнении диссертационной работы учтены передовые достижения российских и зарубежных исследователей в области гидродинамики, теплогидравлики, и перемешивания теплоносителя в активных зонах водо-водяных реакторов. На основании изученных публикаций выбраны оптимальные методы проведения исследований.

Значительный вклад в исследования гидродинамики и теплогидравлики в энергетическом оборудовании атомных станций внесли П.Л. Кириллов, В.П. Бобков, Ю.А. Безруков, С.М. Дмитриев, В.И. Солонин, А.П. Сорокин, Н.И. Перепелица, О.В. Митрофанова, О.Б. Самойлов, Ulrich Bieder, Kazuo Ikeda, Yassin Hassan и др.

Анализ работ, выполненных по данной тематике различными учеными и научными коллективами, показал, что не исследованы следующие вопросы:

- распределение гидродинамических характеристик теплоносителя в области направляющих каналов ТВС-Квадрат;

- влияние формы и геометрических параметров смесительных лопаток перемешивающих решеток на течение теплоносителя в ТВС-Квадрат;

- влияние перемешивающих решеток на поперечные межкассетные течения теплоносителя в активной зоне c ТВС-Квадрат.

Кроме того, отсутствуют обобщающие зависимости, описывающие влияние геометрических параметров смесительных лопаток с распределением гидродинамических параметров теплоносителя, которые можно использовать при проектировании новых конструкций перемешивающих решеток.

Цели и задачи

Цель диссертационной работы заключалась в получении набора и анализе экспериментальных данных, характеризующих влияние геометрических параметров и схем расположения смесительных лопаток перемешивающих решеток ТВС-Квадрат на распределение гидродинамических параметров потока теплоносителя в активной зоне реакторов PWR и перемешивание теплоносителя между ТВС.

Задачи диссертационного исследования:

1. Разработка методологии проведения экспериментальных исследований и выбор средств измерения локальных гидродинамических параметров потока теплоносителя в активных зонах реакторов с ТВС-Квадрат.

2. Обоснование представительности результатов экспериментальных исследований.

3. Выполнение комплекса исследований гидродинамики теплоносителя в ТВС-Квадрат с перемешивающими решетками для определения влияния основных геометрических характеристик смесительных лопаток на поток теплоносителя.

4. Разработка способа и определение коэффициента турбулентной диффузии потока теплоносителя в ТВС-Квадрат.

Научная новизна

1. Экспериментально обоснована необходимость установки дополнительных лопаток в ячейки направляющего канала.

2. Определена схема ориентации дополнительных смесительных лопаток в ячейках направляющих каналов, обеспечивающая однородность гидродинамических параметров потока теплоносителя.

3. Исследовано влияние сложной формы лопаток, обусловленной двумя линиями отгиба, на гидродинамику теплоносителя в ТВС-Квадрат.

4. Получены обобщающие эмпирические зависимости, описывающие влияние геометрических параметров смесительных лопаток на распределение гидродинамических параметров теплоносителя.

5. Исследовано влияние перемешивающих решеток на процесс поперечного перетекания теплоносителя в активной зоне между соседними ТВС-Квадрат.

6. Предложен способ определения коэффициента турбулентной диффузии потока теплоносителя в ТВС-Квадрат.

Теоретическая и практическая значимость работы

Полученные результаты использованы для обоснования теплогидравлических характеристик активных зон реакторов PWR с ТВС-Квадрат, валидации СББ-программ, тестирования прикладных теплогидравлических кодов, а также в качестве базы опытных данных при расчетах теплотехнической надежности активных зон реакторов PWR, что подтверждается актом внедрения (Приложение 1).

Полученные знания могут быть использованы при проектировании новых перемешивающих устройств, обеспечив возможность создавать новые конструкции решеток с требуемым распределением гидродинамических характеристик потока теплоносителя. Получение необходимой картины течения возможно за счет обоснованного выбора

геометрических параметров лопаток и схемы их размещения.

Методология и методы исследований

Методы выполнения исследования основываются на общепризнанных принципах проведения работ по изучению гидродинамики и процессов перемешивания теплоносителя элементах оборудования ядерных энергетических установок, нашедших широкое применение ведущими мировыми научными коллективами.

Методологическая база диссертационного исследования сформирована на основе нормативных документов и материалов, представленных в учебной литературе, периодических научных изданиях, материалах международных, всероссийских и региональных конференций.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты экспериментальных исследований гидродинамики теплоносителя за перемешивающими решетками ТВС-Квадрат.

2. Схема расположения дополнительных смесительных лопаток в ячейках направляющего канала.

3. Эмпирические зависимости, описывающие влияние геометрических параметров смесительных лопаток на распределение гидродинамических характеристик потока теплоносителя.

4. Способ определения коэффициента турбулентной диффузии потока теплоносителя.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов исследований подтверждается обоснованием представительности метода исследований, использованием в исследованиях поверенных и аттестованных средств измерения. Полученные результаты согласуются с современными представлениями о течении теплоносителя в пучках стержней.

Результаты, представленные в диссертационной работе, получили одобрение на научно-практических конференциях «Ядерные технологии: от исследований к внедрению» (Нижний Новгород, 2021 и 2022 г.), шестнадцатой всероссийской (восьмой международной) научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Энергия-2021 (ИГЭУ им. В.И. Ленина, г. Иваново, 2021 г.), международной научно-практической конференции «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность - 2021» (Севастополь, 20-23 сентября 2021 г.), XXVI Нижегородской сессии молодых ученых (технические, естественные науки) (Нижний Новгород, 2021 г.).

Результаты диссертационного исследования опубликованы в 1 9 печатных изданиях, из которых 10 входят в перечень научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты на соискание ученой степени кандидата наук.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОГО ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

Развитие атомной энергетики невозможно без создания нового и улучшения имеющегося оборудования. В российских и зарубежных водо-водяных реакторах в тепловыделяющих сборках применяются перемешивающие решетки (ПР), которые являются частью силового каркаса ТВС, помогая обеспечивать форму и жесткость, а также интенсифицируют процессы перемешивания теплоносителя за счет воздействия на поток теплоносителя смесительных лопаток. и позволяют повысить запасы до кризиса теплоотдачи. Смесительные лопатки создают направленные конвективные течения, повышающие межъячейковое перемешивание, и дополнительно турбулизируют поток. Дополнительная турбулизация потока проявляется в виде вихревых структур в потоке теплоносителя, возникающих в ТВС.

В настоящее время существует большое количество вариантов конструкций перемешивающих решеток, которые могут отличаться формой, углом отгиба, площадью, высотой и ориентацией лопаток. Обоснование работоспособности, эффективности и надежности каждой конструкции требует исследования процессов гидродинамики в активной зоне поскольку перемешивающие решетки создают конвективные течения, перераспределяют потоки теплоносителя по элементарным ячейкам и дополнительно турбулизируют поток.

Для изучения гидродинамики теплоносителя применяют различные методики экспериментальных испытаний в зависимости от исследовательских стендов и выбранных средств измерения.

1.1 Обзор конструкций перемешивающих и перемешивающих дистанционирующих решеток тепловыделяющих сборок ядерных реакторов

Автор диссертационной работы лично провел анализ существующих конструкций перемешивающих и перемешивающих дистанционирующих решеток тепловыделяющих сборок ядерных реакторов.

Дистанционирующие, перемешивающие и перемешивающе-дистанционирующие решетки в ТВС играют важную роль, выполняя одновременно несколько функций: дистанционирование твэлов и обеспечение заданного шага между твэлами, являются частью силового каркаса ТВС, перемешивают и дополнительно турбулизируют поток. За всю историю развития атомной энергетики спроектировано, изготовлено и испытано большое количество конструкций решеток.

В советских, а позднее и российских реакторах использовались ТВС шестигранного поперечного сечения с позиционированием твэлов в вершинах правильных треугольников.

В советских, а позднее и российских реакторах применяли дистанционирующие, перемешивающие и перемешивающие дистанционирующие решетки сотового и пластинчатого типов. В работе [1] выделяются следующие типы решеток - решетки состоящие из трубчатых ячеек сотового типа, пластинчатые решетки и решетки, имеющие цельнолистовую структуру. АО «Гидропресс» разработал для реакторов ВВЭР решетки типа «Циклон», «Сектор», «Вихрь», «Прогонка» (рисунок 1.1) [2-7].

а) б) в)

а) - вихрь, б) - прогонка, в) - сотовая дистанционирующая решетка Рисунок 1.1 - Перемешивающие решетки

Ячейки решеток «Сектор» и «Циклон» имеют на гранях ячеек специальные каналы, которые создают необходимое движение теплоносителя. За решеткой «Циклон» теплоноситель вращается вокруг твэлов, а за решеткой «Сектор» создается направленное течение по секторам, причем направленные течения в каждой ячейке перпендикулярны к поверхности твэла. Использование данных решеток в настоящее время не планируется.

Организация направленных конвективных течений за решетками «Вихрь», «Прогонка» осуществляется с помощью специальных отгибов, расположенных на верхних кромках ячеек решетки. Количество отгибов и их взаимная ориентация приводит к тому, что за решеткой в потоке теплоносителя формируются вихревые структуры или направленные конвективные течения. Исследования показали, что данные типы решеток позволяют интенсифицировать процессы перемешивания теплоносителя, причем за решеткой «Прогонка» интенсивность процессов перемешивания выше и может достигать до 40 % по сравнению с ТВС без решеток. Использование данных решеток позволяет повысить критическую мощность. Для решетки типа «Вихрь» повышение критической мощности составило от 15 до 20 %. В свою очередь установка решеток ведет к дополнительному повышению гидравлического сопротивления. Коэффициенты сопротивления решеток «Вихрь» и «Прогонка» равны 0,28 и 0,21

соответственно, а в случае одновременного размещения в ТВС двух решеток «Вихрь» и двух решеток «Прогонка» суммарное сопротивление кассеты увеличивается на 6 %.

АО «ОКБМ Африкантов» для ТВС ВВЭР разработаны и испытаны пластинчатые перемешивающие решетки «Закрутка вокруг твэла» и «Порядная прогонка» [8-10] (рисунок 1.2). Решетка «Закрутка вокруг твэла» закручивает поток теплоносителя вокруг каждого твэла, а «Порядная прогонка» формирует поперечные течения, которые в соседних рядах имеют противоположные направления. Разные направления конвективных течений обеспечиваются за счет схемы установки смесительных лопаток. Установлено, увеличение критической мощности больше при использовании решетки «Прогонка» [11-13]. Критическая мощность ТВСА-Т.mod2 и ТВСА-12PLUS, имеющие в своем составе по две решетки «Прогонка», установленных в верхней части кассеты, на 12 % выше по сравнению с ТВС без решеток.

а) б)

а) - закрутка вокруг твэла, б) - порядная прогонка Рисунок 1.2 - Пластинчатые перемешивающие решетки для ТВС ВВЭР

В реакторах PWR используются ТВС квадратного поперечного сечения с коридорным шагом расположения твэлов. В кассетах реакторов PWR также применяются перемешивающие и перемешивающие дистанционирующие решетки. Лидерами в разработке решеток для реакторов PWR являются такие компании как Areva NP [14-15], Westinghouse Electric Company [16-22], Korea Nuclear Fuel Company [23-26], Mitsubishi Heavy Industries [27].

В решетках для дистанционирования твэлов используются различные пружинистые элементы, выимки и выштамповки на пластинах решетки (рисунок 1.3).

1 - ячейки, поддерживающие топливные элементы; 2 и 3 - взаимно-пересекающиеся пластины;

4 - ячейки под направляющие каналы; 5 - периферийные пластины решетки;

6 - выемка; 7 - смесительная лопатка; 8 - выгиб пластины под направляющий канал;

9 - пружинистый элемент; 10 - пластина ПР Рисунок 1.3 - Смесительная решетка Westinghouse Electric Company

Основные отличия рассмотренных решеток заключаются в применении различных форм, размеров, углов и ориентации смесительных лопаток. При выборе схемы ориентации лопаток чаще всего встречаются две схемы - split vane и swirl vane (рисунок 1.4). Принципиальное отличие данных схем расположения лопаток заключается в том, что за ними организуются разные конвективные течения теплоносителя. Схема split vane направлена на создание поперечных потоков, интенсифицирующих процессы межъячеечного перемешивания, а схема swirl vane ориентирована на создание вихревого течения внутри каждой элементарной ячейки.

а) б)

а) - split vane; б) - swirl vane Рисунок 1.4 - Схемы расположения лопаток и поперечных конвективных течений

В работе [28] представлена оригинальная конструкция перемешивающей дистанционирующей решетки для реакторов PWR (рисунок 1.5).

1 - смесительная лопатка; 2 - пластина решетки Рисунок 1.5 - Общий вид ПР

Особенностью конструкции данной решетки является применение двух различных способов дистанционирования в зависимости от типа ячеек. В конструкции решетки выделяются регулярные и периферийные ячейки и уже в зависимости от типа ячеек дистанционирование твэлов осуществляется с помощью пружинистых элементов или выемок (рисунок 1.6). Авторы утверждают, что подобный способ дистанционирования твэлов позволяет минимизировать воздействие фреттинг-коррозии на стенки твэлов.

1 - пружинистый элемент; 2 - выемка центральной пластины; 3 - лопатка; 4 - центральная пластина; 5 - зуб периферийной пластины; 6 - пружинистый элемент; 7 - лопатка периферийной пластины; 8 - периферийная пластина Рисунок 1.6 - Фрагмент центральной и периферийной пластины ПР

В конструкции решетки на периферийных пластинах имеются не только смесительные лопатки, но и зубья. Установка зубьев на пластины решетки обусловлено желанием разработчиков интенсифицировать процессы перемешивания в периферийных рядах, а также создать направленные конвективные течения согласно схеме, показанной на рисунке 1 .7.

4 5

) 3 1

1 - схема конвективных турбулентных течений между соседними ТВС за ПР; 2 - ПР; 3 - твэл; 4 - лопатка периферийной пластины; 5 - зуб периферийной пластины Рисунок 1.7 - Схема поперечных течений за лопатками ПР [28]

Разработчики перемешивающей дистанционирующей решетки решили отказаться от использования смесительных лопаток в конструкции. Для закрутки потока и интенсификации процессов перемешивания теплоносителя в нижней области решетки были изготовлены направляющие каналы. Каналы выполнены в виде трубок, которые наклонены относительно потока на определенный угол и за счет данного угла отгиба создают поперечные течения за решеткой (рисунок 1.8).

а) б) в) г)

а) - внешний вид ПР; б) - вид сверху; в) - вид сбоку; г) - элемент дистанционирования твэла Рисунок 1.8 - Конструкция перемешивающей дистанционирующей решетки

В работе [29] представлено описание перемешивающией дистанционирующей решетки для ТВС реакторов PWR c четырьмя лопатками в пределах одной ячейки. Лопатки ориентированы таким образом, что за решеткой теплоноситель приобретает вращательное

движение в пределах одной ячейки. Особенностью конструкции данной решетки является применение в качестве пружинистых элементов фрагментов колец (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - Элементы перемешивающей дистанционирующей решетки

В конструкции решетки компании Westinghouse заменили смесительные лопатки на верхних кромках на специальные отгибы, выполненные из части пластин [30]. На пластине выполняются два надреза, после чего элемент может отгибаться на необходимый угол. В конструкции решетки возможно изменение как угла наклона, так и высоты отгиба. Отгибы ориентированы таким образом, чтобы происходила закрутка теплоносителя вокруг твэла. Дистанционирование твэлов осуществляется с помощью специальных пружинистых элементов. (рисунок 1.10)

а) б)

а) - турбулизирующие отгибы; б) - дистанционирующие элементы Рисунок 1.10 - Элементы перемешивающей дистанционирующей решетки

1.2 Современные способы и системы измерения для изучения гидродинамики и теплогидравлики в энергетическом оборудовании

Автор диссертационной работы лично провел анализ современных способов и систем измерения для изучения гидродинамики и теплогидравлики в энергетическом оборудовании.

Исследование полей скорости в энергетическом оборудовании является важной задачей, поскольку течение теплоносителя и локальное распределение гидродинамических характеристик во многом определяют интенсивность теплообменных процессов и эффективность работы оборудования. К локальному перераспределению скоростей и расходов теплоносителя внутри каждого оборудования могут приводить особенности конструкции -введение новых элементов, изменение проходных сечений или других условий течения. Для изучения локальной гидродинамики разработаны различные методики и средства измерения.

Измерительные датчики могут при работе взаимодействовать с средой (контактные) и быть изолированны от нее (бесконтактные). Средства измерения могут работать на разных физических принципах действия - пневматических, оптических, акустических, термоанемомтерических и т.д. Отличие приборов может заключаться и во временном виде измеряемых величин - осредненные или динамические (мгновенные) величины.

Каждый из представленных типов измерительных датчиков имеют свою область применения и были использованы для изучения гидродинамики в оборудовании.

1.2.1 Пневмометрические измерительные приборы

Данный тип приборов обычно представляет собой трубку Пито с различным количеством отверстий и каналов для измерения давления в потоке рабочей среды. Определение скорости осуществляется путем пересчета измеренных значений давления с учетом индивидуальных поправочных коэффициентов, которые определяются при калибровке каждого прибора. Данные приборы контактного типа (рисунок 1.11).

Для измерения осредненной осевой скорости используются трубки Пито с двумя каналами по которым отдельно измеряется полное и статическое давления в точке измерения. Увеличение количество каналов до пяти позволяет определять вектор скорости в точке [31-33].

Рисунок 1.11 - Схема измерения скости трубкой Пито

К преимуществам данных датчиков относятся высокая точность измерений, невысокая стоимость оборудования. Из недостатков можно выделить отсутствие возможности применения в каналах, сопоставимых по размеру с размерами датчика, а также для формирования большой области исследований необходимо использовать установки с разомкнутым контуром или большое количество стационарно установленных датчиков.

1.2.2 Термоанемометрические приборы

Измерение скорости термоанемометром осуществляется за счет потерь теплоты от постоянно нагреваемого чувствительного элемента. Чувствительный элемент нагревается за счет электрического тока, при попадании в поток рабочей среды чувствительный элемент охлаждается, причем количество теплоты, уносимое потоком, зависит от скорости потока. Чувствительный элемент термоанемометра представляет собой пару проводников (платина, вольфрам) малого сечения (рисунок 1.12) [34, 35].

Термоанемометрические датчики позволяют измерять динамические характеристики потока. Отрицательными качествами данных устройств высокая вероятность повреждения чувствительного элемента, высокая стоимость датчика и вспомогательных систем.

1.2.3 Метод контрастной примеси

Использование метода контрастной примеси основано на добавлении в поток рабочей среды вещества, распространение которого можно отследить при дальнейшем течении. В качестве альтернативы примеси может быть использована рабочая среда с другими характеристиками - температурой (метода теплового следа), удельной электрической проводимостью (метод пространственной кондуктометрии) и т.д. В качестве измерительных инструментов используются приборы, позволяющие определить созданный градиент концентрации, температуры, проводимости и т.д. Данные методы исследований широко отражены в работах [36-41].

V

Рисунок 1. 12 - Термоанемометрический датчик

1.2.4 Метод Particle Image Velocimetry (PIV)

В работе [42] приведен опыт использования метода Particle Image Velocimetry (PIV) при измерении скорости рабочей среды на аэро- и гидродинамических стендах. Схема экспериментальной установки показана на рисунке 1.13. Установка представляет собой замкнутый гидродинамический контур, состоящий из рабочего участка, системы поддержания расхода рабочей среды, системы Stereo PIV ПОЛИС, разработанной в институте теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук. Система Stereo PIV ПОЛИС состоит из двух камер с объективами, программируемого процессора для синхронизации работы оборудования. При проведении измерений в поток рабочей среды добавляются полиамидные частицы размером от 10 до 20 мкм и полые посеребренные сферы диаметром 5 мкм.

КJмера|

Рисунок 1.13 - Схема расположения измерительного оборудования PIV системы

Величина и направление скорости движения рабочей среды определяется по смещению частиц. В исследовательской установке в качестве рабочей среды использовалась дистиллированная вода с температурой 35 °С. Рабочий участок представляет собой параллелепипед со сторонами 200x200x400 мм. В нижней части рабочего участка установлено профилированное сопло, которое создает свободную затопленную струю в области измерения. В результате проведения измерений было получены распределения аксиальных и радиальных скоростей в одной плоскости (рисунок 1.14).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пронин Алексей Николаевич, 2025 год

Список литературы

1. Перепелица, Н.И. Решетки со смесительными элементами для ТВС ВВЭР // Атомная энергия. - 2020. - Т.128. - №3. -С. 123-130.

2. Енин, А.А. Структура решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора / А.А. Енин, М.Г. Зарубин, Р.С. Иванов [и др.] // Патент №2273062 С1 - Бюл. «Изобретения. Полезные модели». - 2006. - №9 (электронная версия).

3. Рыжов, С.Б. Способ и устройство перемешивания теплоносителя / С.Б. Рыжов, В.А. Мохов, И.Н. Васильченко [и др.] // Патент №2391725 С1 - Бюл. «Изобретения. Полезные модели». - 2010. - №16 (электронная версия).

4. Васильченко, И.Н. Разработка интенсификаторов теплообмена для ТВС ВВЭР /И.Н. Васильченко, С.А. Кушманов, В.М. Махин [и др.] // Тезисы докл. 7-й Межд. научно-технич. конф «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» - МНТК-2010. -2010. - С. 132-133.

5. Бабенко, Ю.Н. Структура решетки для тепловыделяющей сборки ядерного реактора / Ю.Н. Бабенко, В.Г. Верещак, А.В. Иванов [и др.] // Патент №2389091 С1. - Бюл. «Изобретения. Полезные модели». - 2010. - №13 (электронная версия).

6. Лисенков, Е.А. Экспериментальные исследования в обоснование выбора перемешивающих решеток для применения в ТВС-2М. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика ядерных реакторов. - 2018. - №2. - С. 64-79.

7. Бабенко, Ю.Н., Разработка сотовой конструкции перемешивающей решетки ТВС реактора типа ВВЭР / Ю.Н. Бабенко, С.И. Цирин, В.Г. Крапивцев [и др.]// Сборник: 6-ой научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». АО ОКБ «Гидропресс». - 2009 - С. 119.

8. Самойлов, О.Б. Перемешивающая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора / О.Б. Самойлов, А.И. Романов, В.Б. Кайдалов [и др.] // Патент №2383954 С1. - Бюл. «Изобретения. Полезные модели». - 2016. - №23 (Электронная версия).

9. Самойлов, О.Б. Перемешивающая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора / О.Б. Самойлов, А.И. Романов, В.Б. Кайдалов [и др.] // Патент №79211 U1. - Бюл. «Изобретения. Полезные модели». - 2008. - №35 (Электронная версия).

10. Самойлов, О.Б. Экспериментальные исследования критических тепловых потоков и разработка корреляции для ТВСа с перемешивающими решетками-интенсификаторами / О.Б. Самойлов, А.В. Куприянов, А.А. Фальков [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. - 2016. - №3. - С.47-53

11. Самойлов, О.Б. Расчетно-экспериментальные исследования в обоснование перемешивающих решеток-интенсификаторов для ТВСА ВВЭР-1000 / О.Б. Самойлов, А.В. Куприянов, В.Е. Лукьянов [и др.] // Тезисы доклада межведомственного семинара «Теплогидравлические аспекты безопасности активных зон, охлаждаемых водой и жидкими металлами». ГНЦ-ФЭИ. - 2008. - С. 53-64.

12. Самойлов, О.Б. Экспериментальные исследования теплотехнических характеристик ТВСА с перемешивающими решетками / О.Б. Самойлов, А.В. Куприянов, А.А. Фальков [и др.] // Атомная энергия. - 2014. - Т.128. - №1. - С. 53-64.

13. Лукьянов, В.Е., Теплогидравлические характеристики усовершенствованного топлива ТВСА-Т.шоё2 и ТВСА-12 PLUS / В.Е. Лукьянов, А.А. Фальков, Д.Л. Шипов [и др.] // Сборник 11-ой международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». АО ОКБ «Гидропресс». - 2014. - С. 097.

14. D'orio, J.S. Areva's advanced PWR fuel design // TopFuel. - 2013. - Charlotte, North Carolina. - Р. 1114-1120.

15. European patent specification №2741297A1, EP, G21C 3/332, FUEL ROD SUPPORT INSERT FOR A NUCLEAR FUEL ASSEMBLY SPACER GRID, SPACER GRID AND NUCLEAR FUEL ASSEMBLY, Data of filing; 28.11.2013, Date of publication 11.06.2014.

16. Patent Application Publication №0069080, US, G21C 3/32, NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLIES, Filed: Sep. 5, 2003, Pub. Date: Mar. 31, 2005.

17. Patent Application Publication №0222140A1, US, G21C 3/32, ECCENTRIC SUPPORT GRID FOR NUCLEAR FUEL ASSMBLY, Filed: Apr. 4, 2005, Pub. Date: Oct. 5, 2006.

18. European patent specification №11000472.8, G21C 3/352, SPLIT SPRING ANTI FRETTING FUEL ROD SUPPORT STRUCTURE, Data of filing: 21.01.2011, Date of publication: 18.06.2014.

19. Patent Application Publication №0250814A1, US, G21C 3/356, NUCLEAR FUEL ASSEMBLY SUPPORT GRID, Filed: Mar. 29, 2011, Pub. Date: Oct. 4, 2012.

20. European patent specification №98935488.1, EP, G21C 3/322, A NUCLEAR FUEL ASSEMBLY WITH HYDRAUKICALLY BALANCED MIXING VANES, Data of filing: 25.06.1998, Date of publication: 30.11.2005.

21. Patent Application Publication №6,144,716, US, G21C 3/356, NUCLEAR FUEL ASSEMBLY GRID WITH DIAGONAL FUEL RETAINING SPRINGS, Filed: Jul. 2, 1997, Pub. Date: Nov. 7, 2000.

22. Patent Application Publication №6,606,369B1, US, G21C 3/352, NUCLEAR REACTOR WITH IMPROVED GRID, Filed: Mar. 6, 2002, Pub. Date: Aug. 12, 2003.

23. Patent Application Publication №8,335,293B1, US, G21C 3/34, NUCLEAR FUEL GRID

ASSEMBLY WITH HYDRAULICALLY BALANCED MIXING VANE PATTERN, Filed: May 4, 2009, Pub. Date: Dec. 18, 2012.

24. Patent Application Publication №7,769,125B2, US, G21C 3/356, SPACER GRID FOR NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLIES, Filed: Feb. 5, 2004, Pub. Date: Aug. 3, 2010.

25. Patent Application Publication №6,721,384B2, US, G21C 3/34, SPACER GRID WITH SIDE WELDING SUPPORT AND FLOW MIXING VANE FOR NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY, Filed: Oct. 25, 2002, Pub. Date: Apr. 3, 2004.

26. Patent Application Publication №6,714,619B2, US, G21C 3/34, SPACER GRID WITH DOUBLE DEFLECTED VANES FOR NUCLEAR FUEL ASSEMBLIES, Filed: Aug. 7, 2002, Pub. Date: Mar. 30, 2004.

27. Patent Application Publication №6,278,758B1, US, G21C 3/34, SUPPORT GRID FOR A NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY, Filed: Mar. 10, 1999, Pub. Date: Aug. 21, 2001.

28. Patent Application Publication №0105677, US, G21C 3/34, SPACER GRID FOR NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLIES, Filed: Feb. 5, 2004, Pub. Date: May. 19, 2005.

29. Хробостов, А.Е. Дистанционирующая и перемешивающая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора / А.Е. Хробостов, С.М. Дмитриев, В.Д. Сорокин [и др.] // Патент RU 2715387 C1. - Бюл. «Изобретения. Полезные модели». - 2020. - №6 (электронная версия).

30. Patent Application Publication № US 6816563 B2, SPACER AND FUEL ASSEMBLY FOR A NUCLEAR REACTOR, Fieled Jun. 28, 2001. Date of Patent: Nov.9, 2004.

31. Повх, И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении / И.Л. Повх. -Л.: Машиностроение, 1974. - 460 с.

32. Пешехонов, Н.Ф. Приборы для измерения давления, температуры и направления потока в компрессорах / Н.Ф. Пешехонов. - М.: Оборонгиз, 1962. - 184 с.

33. Дмитриев, С.М. Применение многоканального пневмометрического зонда для исследования профиля скорости теплоносителя в моделях топливных кассет ядерных реакторов / С.М. Дмитриев, А.А. Добров, М.А. Легчанов [и др.] // Приборы и методы измерений. - 2015. -Т. 6. - № 2. - С. 188-195.

34. Constant Temperature Anemometry (CTA) - Hot-Wire Anemometry - Thermal Anemometry [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www. dantecdynamics. com.

35. Голованова, Е.В. Экспериментально-теоретические исследования планарного никелевого термоанемометра в качестве датчика газового расходомера / Е.В. Голованова, С.Н. Толстопятов, С.В. Дахов [и др.] // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2013. - №4. - С.194-197.

36. Баринов, А.А. Внедрение метода пространственной кондуктометрии для экспериментального изучения процессов смешения внутриреакторных потоков в современных

ЯЭУ / А.А. Баринов, А.В. Варенцов, В.Г. Главный [и др.] // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. - 2017. - №2. - С.35-41.

37. Баринов, А.А. Методика обоснования представительности измерений при помощи пространственных кондуктометрических датчиков для исследования гидродинамики однофазных потоков теплоносителя / А.А. Баринов, В.Г. Главный, С.М. Дмитриев [и др.] // Приборы и методы измерений. - 2018. - Т.9. - №4. - С. 314-324.

38. Prasser, H.-M., Bottger A., and Zschau J. A new electrode-mesh tomograph for gas-liquid flows / H.-M. Prasser, A. Bottger, J. A. Zschau // Flow Measurement and Instrumentation. - 1998. -V.9. - P. 111-119.

39. Richter, S. Approach towards spatial phase reconstruction in transient bubbly flow using a wire-mesh sensor / S. Richter, M. Aritomi, H.-M. Prasser [et all.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2002. - V.45. - P. 63-75.

40. Пронин, А.Н. Исследование процессов перемешивания петлевых потоков теплоносителя в опускной камере ядерного реактора / А.В. Рязанов, А.А. Добров, Д.В. Доронков [и др.] // Научно-технический вестник Поволжья. -2021. - №12. - С. 225-228. (вклад соискателя - 20%).

41. Лисенков, А.Е. Экспериментальные исследования перемешивания теплоносителя в пучке твэлов / А.Е. Лисенков, А.Н. Чуркин, Ю.А. Безруков [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. - 2020. - № 2. - С. 59-62.

42. Дулин, В.М. Оценка диссипации кинетической энергии турбулентности в свободной струе методом PIV / В.М. Дулин, Ю.С. Козорезов, Д.М. Маркович // Вестник НГУ. Серия: Физика. - 2012. - Т.7. - №1. - С. 53-69.

43 Зайцев, Д.В. Экспериментальные исследования локальных полей скоростей теплоносителя в опускном канале реактора / Д.В. Зайцев, А.Е. Лисенков, А.Н. Чуркин [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. - 2022. - № 3. - С. 54-62.

44. Зайцев, Д.В. Исследование локальных полей скоростей в тепловыделяющей сборке / Д.В. Зайцев, А.Н. Чуркин, Д.В. Ульяновский [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. - 2018. - № 5. - С. 83-95.

45. Лисенков, Е.А. Создание стенда для исследования перемешивания теплоносителя в тепловыделяющей сборке реактора / Е.А. Лисенков, Ю.А. Безруков, С.М. Лобачев [и др.] // Вопросы атомной науки и техники: Серия: Обеспечение безопасности АЭС. - 2011. - №29. -С. 111 -121

46. Зайцев Д.В. Экспериментальные исследования локальных полей скоростей теплоносителя в пучке твэлов / Д.В. Зайцев, Е.А. Лисенков, А.В. Селезнев // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. - 2021. - № 2. - С. 28-33.

47. Kashinsky O., Kulikov D., Kurdyumov A. et al. Influence of spacer elements on flow distribution and heat transfer in experimental models of fuel assemblies // Proceeding of the 26th International Conference on Nuclear Engineering ICONE26. - London, England, July 22—26, 2018.

48. Кашинский, О.Н. Экспериментальное исследование влияния дистанционирующей решетки на структуру течения в ТВС реактора АЭС-2006 / О.Н. Кашинский, П.Д. Лобанов, Н.А. Прибатурин [и др.] // Теплоэнергетика. - 2013. - № 1. - C. 63—67.

49. Conner, M.E. Hydraulic benchmark data for PWR mixing vane grid / M. E. Conner, Y. A. Hassan, E.E. Dominguez-Ontiveros // Nuclear Engineering and Design. - 2013. - №. 264. -P. 97-102.

50. Dominguez-Ontiveros E.E., Hassan Y.A., Conner M.E., Karoutas Z.E. Experimental benchmark data for PWR rod bundle with spacer-grids / E.E. Dominguez-Ontiveros, Y.A. Hassan, M.E. Conner [et al.] // In: CFD for Nuclear Reactors Safety Applications (CFD4NRS-3) Workshop. -14-16 September 2010. - Bethesda, MD, USA.

51. McClusky, H.L. Mapping of the lateral flow field in typical subchannels of a support grid with vanes. / H.L .McClusky, M.V. Holloway, T.A. Conover [et al.] // ASME Journal of Fluids Engineering. - 2003. - 125. - P. 987-996.

52. Dominguez-Ontiveros, E. Hassan Experimental study of a simplifield 3x3 rod bundle using DPTV / E. Dominguez-Ontiveros, A. Yassin // Nuclear Engineering and Design. - 2014. - №279. -Р. 50-59

53. Matozihnos, Camila F Experimental measurements of turbulent flows in a rod bundle with a 3-D printed channel-type spacer grid / C. F Matozihnos, G. C. Tomaz, T. Ngueyen [et al] // International Journal of Heat and Fluid Flow. -2020. - №85. - Р. 1-15.

54. Lee, С. Y. Augmentation of single-phase forced convection heat transfer in tigtly arrayed rod bundle with twist-vane spacer grid / СЫ Young Lee, Wang Kee In, Jun Kyoung Lee // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2016. - №76. -Р. 158-192.

55. In, W.K. Convective heat transfer experiment of rod bundle flow with twist-vane spacer grid / In W.K., Shin C.H., Lee C.Y. // Nuclear Engineering and Design. - 2015. - № 295 -P. 173-181.

56. Yao, S.C. Heat-transfer augmentation in rod bundles near grid spacer / S.C. Yao, L.E. Hochreiter, W.J. Leech // Heat Transfer. - 1982. - №104, - Р. 76-81.

57. Miller, D.J. On the development of a grid-enhanced single-phase convective heat transfer correlation / D.J. Miller, F.B. Cheung, S.M. Bajorek // Nuclear Engineering and Design. - 2013. -№ 264. - P. 56-60.

58. Seok Kyu Chang Phenomenological investigations on the turbulent flow structures in a rod bundle array with mixing devices / Seok Kyu Chang, Sang Ki Moon, Won Pil Baek [et al.] // Nuclear Engineering and Design. - 2008 - №238 - Р. 600-609.

59. Dongil Chang, Stavros Tavoularis Hybrid simulations of the near field of a split-vane spacer grid in a rod bundle / Dongil Chang // International Journal of Heat and Fluid Flow. - 2015. -№ 51. - Р. 151-165.

60. Bin Han Numerical study on the effect of grid mixing span in 2x1 spacer grid / Bin Han, Bao-Wen Yang, Yudong Zha // Nuclear Engineering and Design -2018. - №339. - Р. 11-20.

61. Songbai Cheng CFD analysis of flow field in a 5x5 rod bundle with multi-grid / Songbai Cheng, Huandong Chen, Xiaoying Zhang // Annals of Nuclear Energy. - 2017 - №99 - Р. 464-470.

62. Hoshi, M. Crossflow study of PWR mixed core II-evaluation for staggered mixing vane grid / M. Hoshi, K.Ikelda, H. Izumi, T.Suemura // 6th International Conference on Nuclear Engineering IC0NE-6205 May 10-14, 1998. - Р.1-10.

63. Kazuo Ikeda Cross flow study of PWR mixed core i measurement and CFD prediction / Kazuo Ikeda, Hideyuki Teshima // 6th International Conference on Nuclear Engineering IC0NE-6206 May 10-14, 1998. - Р.1-11.

64. Hu Mao Modeling of spacer grid mixing effects through mixing vane crossflow model in subchannel analysis / Hu Mao, Bao-Wen Yang, Bin Han [et al.]// Nuclear Engineering and Design. -2017. - №320. - Р. 141-152.

65. Kazuo Ikeda СFD application to advanced design for high efficiency spacer grid / Kazuo Ikeda // Nuclear Engineering and Design. - 2014. - №279. - Р. 73-82.

66. Luigi Capone Source terms modeling for spacer grids with mixing vanes for CFD simulations in nuclear reactors / Luigi Capone, Sofiane Benhamadouche, Yassin Hassan // Computers and Fluids. - 2016. - №126. - Р. 141-152.

67. Dongil Chang Numerical simulations of developing flow and vortex street in a rectangular channel with a cylindrical core / Dongil Chang, Stavros Tavoularis // Nuclear Engineering and Design. - 2012. - №243. - Р. 176-199.

68. Guillaume Ricciardi Hydraulic coupling of fuel assemblies under axial flow, confinement effect / Guillaume Ricciardi // Nuclear Engineering and Design. - 2018. - №326. - P. 190-201.

69. Nam-Gyu Park Prediction of fundamental frequency of PWR fuel assembly in End-0f-Life condition using lateral bending test data / Nam-Gyu Park, Dong-Geun Ha, Dong-Hak Kim [et al.]// Nuclear Engineering and Design. - 2019. - №344. - P. 159-167.

70. Пронин, А.Н. Моделирование гидродинамики теплоносителя на выходном участке тепловыделяющей сборки кассетной активной зоны реактора типа РИТМ / С.М. Дмитриев, Т.Д.

Демкина, А.А. Добров [и др.] // Теплоэнергетика. - 2023. - № 7. - С. 58-69. (вклад соискателя -20 %).

71. Пронин, А.Н. Экспериментальные исследования перемешивания теплоносителя в ТВСА с решетками-интенсификаторами / С.М. Дмитриев, Т.Д. Демкина, Д.В. Доронков // Атомная энергия. - 2022. - Т. 132. - № 4. - С. 200-204 (вклад соискателя - 25 %).

72. Пронин, А.Н. Экспериментальные исследования процессов турбулентного смешения в основном оборудовании ЯЭУ /С.М. Дмитриев, А.А. Баринов, А.А. Добров [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. - 2018. - № 3. - С. 120-126. (вклад соискателя - 50 %).

73. Пронин, А.Н. Экспериментальные и расчетные исследования гидродинамической картины течения теплоносителя в активной зоне реактора ВВЭР / Д. В. Доронков, С. М. Дмитриев, Т. Д. Демкина [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. - 2022. - № 2. - С. 118-124 (вклад соискателя - 30 %).

74. Пронин, А.Н. Исследование течения теплоносителя в топливной кассете реактора типа РИТМ / С.М. Дмитриев, В.И. Полуничев, А.Е. Хробостов [и др.] // Атомная энергия. -2021. - Т. 131. - № 2. - С. 71-74 (вклад соискателя - 40 %).

75. Митрофанова, О.В. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах ядерно-энергетических установок / О.В. Митрофанова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 288 с.

76. Гухман, А.А. Введение в теорию подобия. Издание 2-ое переработанное / А.А. Гухман - М.: Высшая школа, 1973. - 295 с.

77. Пронин, А.Н. Исследования локальной гидродинамики и межъячейкового массообмена потока теплоносителя в районе направляющих каналов тепловыделяющих сборок реакторов PWR / А.В. Варенцов, Д.В. Зяблицев, А.Н. Пронин [и др.] // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2012. - № 4(97). - С. 160-167 (вклад соискателя - 70%).

78 Пронин, А.Н. Экспериментальные исследования локальных массообменных характеристик потока теплоносителя за перемешивающими дистанционирующими решетками в ТВС-квадрат / С. М. Дмитриев, И. В. Каратушина, И. Ю. Ляхов [и др.] // Научно-технический вестник Поволжья. - 2016. - № 5. - С. 85-87. (вклад соискателя - 80 %).

79. Пронин, А.Н. Закономерности формирования потока теплоносителя за перемешивающей дистанционирующей решеткой ТВС Квадрат реактора PWR / С.М. Дмитриев, А. А. Добров, Д. В. Доронков [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. - 2018. - № 3. - С. 195-205. (вклад соискателя - 75 %).

80. Pronin, A.N. The study of hydrodynamic processes of a coolant flow in FA-KVADRAT PWR with various mixing spacer grids / S. M. Dmitriev, A. A. Dobrov, D. V. Doronkov [et al.] // Thermophysics and Aeromechanics. - 2018. - Vol. 25. - No. 5 (вклад соискателя - 75 %).

81. Пронин, А.Н. Исследование гидродинамических процессов течения теплоносителя в ТВС-Квадрат реактора PWR с перемешивающими дистанционирующими решетками / С.М. Дмитриев, А. А. Добров, Д. В. Доронков [и др.] // Труды седьмой Российской национальной конференции по теплообмену : В 3х томах, Москва, 22-26 октября 2018 года. Том 1. - Москва: Издательский дом МЭИ. - 2018. - С. 105-108 (вклад соискателя - 75 %).

82. Пронин, А.Н. Особенности формирования потока теплоносителя за перемешивающей решеткой ТВС-квадрат реактора PWR / С. М. Дмитриев, А. А. Добров, Д. В. Доронков [и др.] // Ядерные технологии: от исследований к внедрению: Сборник материалов научно-практической конференции, Нижний Новгород, 21 ноября 2018 года. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2018. - С. 32-33 (вклад соискателя - 65 %).

83. Пронин, А.Н. Изучение гидродинамических процессов течения теплоносителя в ТВС-Квадрат реактора PWR с различными перемешивающими дистанционирующими решетками / С. М. Дмитриев, А. А. Добров, Д. В. Доронков [и др.] // Теплофизика и аэромеханика. - 2018. - Т. 25. - № 5. - С. 725-734 (вклад соискателя - 70 %).

84. Pronin, A.N. The study of hydrodynamic processes of a coolant flow in FA-KVADRAT PWR with various mixing spacer grids / S. M. Dmitriev, A. A. Dobrov, D. V. Doronkov [et al.] // Thermophysics and Aeromechanics. - 2018. - Vol. 25. - No.5. - P. 695-703 (вклад соискателя - 70 %).

85. Пронин, А.Н. Гидродинамические особенности течения теплоносителя за перемешивающей дистанционирующей решеткой ТВС-Квадрат реактора PWR / О. Б. Самойлов, А. С. Носков, Д. Л. Шипов [и др.] // Теплоэнергетика. - 2019. - № 4. - С. 32-38 (вклад соискателя - 80 %).

86. Pronin, A.N. Hydrodynamic Features of the Flow Downstream from the Mixing Spacer Grid in a Kvadrat Fuel Assembly in PWRs / O. B. Samoilov, A. S. Noskov, D. L. Shipov [et al.] // Thermal Engineering. - 2019. - Vol. 66. - No. 4. - P. 243-248 (вклад соискателя - 80 %).

87. Пронин, А.Н. Расчетно-экспериментальные исследования процессов течения потока теплоносителя в области направляющего канала за перемешивающими решетками ТВС / А. В. Герасимов, С. М. Дмитриев, А. А. Добров [и др.] // Инженерно-физический журнал. - 2020. -Т. 93. - № 1. - С. 151-160 (вклад соискателя - 50 %).

88. Pronin, A.N. Computational-Experimental Investigations of the Processes of Motion of a Coolant Flow in the Region of the Guide Channel Behind Mixing Grids of Fuel Assemblies / A. V. Gerasimov, S. M. Dmitriev, A. A. Dobrov [et al.] // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2020. - Vol. 93. - No.1. - P. 145-154 (вклад соискателя - 50 %).

89. Пронин, А.Н. Исследования гидродинамики теплоносителя в области направляющего канала тепловыделяющей сборки с решетками-интенсификаторами / С. М. Дмитриев, А. А. Добров, Д. В. Доронков [и др.] // Теплофизика и аэромеханика. - 2020. - Т. 27. - № 5. -С. 771-785 (вклад соискателя - 70 %).

90. Pronin, A.N. Studying coolant hydrodynamics in the area of a guide channel of fuel assembly with intensifier grids / S.M. Dmitriev, A.A. Dobrov, D.V. Doronkov // Thermophysics and Aeromechanics. - 2020. - Vol. 27. - No.5. - P. 735-748 (вклад соискателя - 70 %).

91. Пронин, А.Н. Исследование гидродинамики закрученных потоков в области направляющего канала за перемешивающими дистанционирующими решетками ТВС реактора типа PWR / С. М. Дмитриев, А. В. Герасимов, А. А. Добров [и др.] // Теплоэнергетика. - 2021. -№ 3. - С. 36-44. (вклад соискателя - 80%).

92. Pronin, A.N., Studying the Swirl Flow Hydrodynamics in the Guiding Channel Area Downstream of Mixing Spacer Grids of a PWR Reactor Fuel Assembly / S. M. Dmitriev, A.V. Gerasimov, A. A. Dobrov [et al.] // Thermal Engineering. - 2021. - Vol. 68. - No. 3. -P. 201-208 (вклад соискателя - 80%).

93. Пронин, А.Н. Исследования гидродинамики теплоносителя за перемешивающей решеткой-интенсификатором тепловыделяющей сборки реактора PWR / С. М. Дмитриев, А.А. Добров, Д.В. Доронков [и др.] // Теплофизика и аэромеханика. - 2021. - Т. 28. - № 6. - С. 835-848. (вклад соискателя - 50 %).

94. Pronin, A.N. Studying the hydrodynamics of a coolant behind the mixing intensifier grid of the PWR fuel assembly / S.M. Dmitriev, A. A. Dobrov, D. V. Doronkov [et al.] // Thermophysics and Aeromechanics. - 2021. - Vol. 28. - No.6. - P. 791-804. (вклад соискателя - 50%).

95. Пронин, А.Н. Исследование закономерностей течения потока теплоносителя за решетками-интенсификаторами ТВС-Квадрат / С.М. Дмитриев, Д.В. Доронков, Д.С. Доронкова [и др.] // Ядерные технологии: от исследований к внедрению - 2021: Сборник материалов научно-практической конференции, Нижний Новгород, 16 апреля 2021 года. - 2021. - С. 46-47 (вклад соискателя - 60%).

96. Пронин, А.Н. Гидродинамика вихревого течения теплоносителя за перемешивающими решетками ТВС-квадрат реактора PWR / С.М. Дмитриев, А.А. Добров, Д.В. Доронков // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность - 2021: сборник статей по материалам международной научно-практической конференции. - 2021. - С. 180-186. (вклад соискателя - 70%).

97. Пронин, А.Н. Гидродинамика и перемешивание теплоносителя за интенсифицирующей решеткой ТВС-квадрат // XXVI Нижегородская сессия молодых ученых

(технические, естественные науки) : Материалы конференции, Нижний Новгород, 25-28 мая 2021 года. - 2021. - С. 107. (вклад соискателя - 50%).

98. Пронин, А.Н. Исследования гидродинамики теплоносителя за перемешивающими решетками-интенсификаторами тепловыделяющих сборок реактора PWR / С.М. Дмитриев, А.А. Добров, Д.В. Доронков // Теплофизика высоких температур. - 2022. - Т. 60. - № 3. - С. 399-406 (вклад соискателя - 80 %).

99. Pronin, A.N. Studies of the Hydrodynamics of the Coolant behind the Mixing Intensifier Grids of the Fuel Assemblies of a PWR Reactor / S.M. Dmitriev, A.A. Dobrov, D.V. Doronkov // High Temperature. - 2022. - Vol. 60. - No. 3. - P. 358-365. (вклад соискателя - 80 %).

100. Пронин А.Н. Исследование гидродинамики потока теплоносителя за смесительными решетками ТВС-квадрат / А. С. Снегирева, А. Е. Хробостов, Д. Н. Солнцев [и др.] // Ядерные технологии: от исследований к внедрению - 2022 : Сборник материалов научно-практической конференции, Нижний Новгород, 15 апреля 2022 года. - 2022. - С. 52-53 (вклад соискателя - 60 %).

101. Пронин, А.Н. Гидродинамика теплоносителя в активной зоне реактора PWR с ТВС-Квадрат разных конструкций / С.М. Дмитриев, А.Л. Буров, Т.Д. Демкина // Наука и техника. -2023. - Т. 22. - № 4. - С. 326-332. (вклад соискателя - 80 %).

102. Пронин А.Н. Влияние геометрических характеристик смесительных лопаток на гидравлическое сопротивление перемешивающих решеток тепловыделяющих сборок ядерных реакторов / А.Н. Пронин, С.М. Дмитриев // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2025.- №2 -С. 77-84 (вклад соискателя - 90 %).

103. Кобзарь, Л.Л. Развитие и верификация программы SC-1, предназначенной для поячейкового теплогидравлического расчета активных зон ВВЭР. / Л.Л. Кобзарь, Д.А. Олексюк // В сб.: 2-я Всерос. научно-технич. конф. «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». Подольск. - 2001. - Т.5. - С. 49-63.

104. Миронов, Ю.В. Верификация теплогидравлических моделей кодов улучшенной оценки на примере модели двухфазного потока кодов Relap5 и Корсар / Ю.В. Миронов, В.Е. Радкевич, Ю.В. Журавлева // Атомная энергия. - 2004. - Т. 97. - № 6. - С. 446-450.

105. Суджян, А. М. Применение компьютерных технологий на примере программного кода RELAP5 для расчетного воспроизведения экспериментов по изучению теплообмена в трубах с водой сверхкритического давления / А. М. Суджян, А.М. Осипов // Информационные и математические технологии в науке и управлении. - 2022. - № 3(27). - С. 95-103.

106. Zhou, C. Feasibility analysis of the modified ATHLET code for supercritical watercooled systems. / C. Zhou, Y. Yang, X. Cheng // Nuclear Engineering and Design. - 2012. - Vol. 250. -P. 600-612.

107. Чуркин, А.Н. Математическое моделирование процессов тепломассопереноса в пучках тепловыделяющих стержней. / А.Н. Чуркин // диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.03. - Подольск, 2006. - 167 с.

108. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020617920 Российская Федерация. Канал: № 2020616618 : заявл. 25.06.2020 : опубл. (зарег.) 15.07.2020 / В. Е. Лукьянов, Д. Л. Шипов; заявитель Акционерное общество «Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И.Африкантова» (АО «ОКБМ Африкантов») - 1 с.

109. Пронин, А.Н. Расчетно-экспериментальные исследования распределения осевой скорости потока теплоносителя в ТВС плавучего энергоблока с использованием программы "КАНАЛ" / С.М. Дмитриев, Д.В. Доронков, И.А. Малышева // Научно-технический вестник Поволжья. - 2016. - № 5. - С. 78-81. (вклад соискателя - 20 %).

110. Хинце, И.О. Турбулентность / И.О. Хинце // Государственное издательство физико-математической литературы, Москва. - 1963 г. - 680 с.

111. Патанкар, С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости -перевод с англ. под ред. В.Д. Виоленского (S. Patankar «Numerical heat transfer and fluid flow» hemisphere publishing corporation, New York, 1980). - М.: Энергоатомиздат. - 1984. - 124 с.

Приложение 1 Акт о внедрении результатов диссертационной работы

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель генерального директора -

Ш Петрун

Уу IА^^о'Ч^Ктехнических наук

о-тте^крального конструктора,

ин

АКТ

внедрения результатов диссертации Пронина А.Н. «Гидродинамика теплоносителя в активной зоне реакторов Р\УЯ с ТВС-Квадрат с перемешивающими решетками», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.4.9 - Ядерные энергетические установки, топливный цикл, радиационная безопасность.

Настоящим актом подтверждаем, что результаты диссертационной работы Пронина А.Н. «Гидродинамика теплоносителя в активной зоне реакторов с ТВС-Квадрат с перемешивающими решетками» внедрены и использованы в АО «ОКБМ Африкантов» для обоснования теплогидравлических характеристик активных зон реакторов Р\¥Я с ТВС-Квадрат.

В кандидатской диссертации Пронина А.Н. представлены результаты исследований локальной гидродинамики потока в масштабных моделях фрагментов активной зоны реактора Р\¥Я. Результаты являются частью работ по созданию ТВС-Квадрат для реакторов Р\У11, проводимых в АО «ОКБМ Африкантов» с целью повышения доли российского топлива в мировой атомной энергетике.

Наибольший интерес представляют следующие результаты диссертационной работы:

-экспериментальные данные в виде распределения компонент вектора скорости потока по длине и поперечному сечению экспериментальных моделей фрагментов твэльного пучка активной зоны реактора Р\¥Я;

-обобщающие зависимости, описывающие влияние геометрических параметров лопаток на распределение гидравлических и гидродинамических характеристик потока;

-экспериментальные данные о гидродинамических характеристиках поперечных потоков, возникающих между соседними ТВС-Квадрат;

Результаты диссертационной работы приняты в АО «ОКБМ Африкангов» для валидации СБО-программ и тестирования прикладных теплогидравлических кодов, а также использованы в качестве базы опытных данных при расчетах теплотехнической надежности активных зон реакторов РШЯ.

Начальник департамента научно-технического

Зам. начальника отдела нейтронно-физических, теплогидравлических расчётов водо-водяных реакторов и расчётного анализа аварийных режимов РУ, к.т.н.

Главный конструктор активных зон

обоснования проектов, к.т.н.

А. А. Фальков

Приложение 2 Свидетельство о регистрации базы данных

российская федерация

№2021622378

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА пс ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ БАЗЫ ДАННЫХ, ОХРАНЯЕМОЙ АВТОРСКИМИ ПРАВАМИ

I ¡опер регистрации (СЩСЩП^лй I:

2<&№2т

Дата регнстра!^вС 02.11.ЭД21 Попер ид аз а носпуилсния заявки: 2021622278 16,102021 Дата [[уиликл|Н11 и УйыЕр бшплСтйи: 01112021 БюлII Коыт&СГные рСКнкзнты: ра1еп.1(& antu.ru

А Игорей):

Диорив Александр Алексеевич I. К. и>, Доронюов Деннг Владимирович (И1Д Ершова Мария Ишревна ГКИ), Принин Апеесей Николаевич {К и}. Рязанов Антон Ь/ьадпипровкч {К и Солнцев Дмитрий Николаевич (Ки}г Xробостов Александр Евгеньевич (Ли) Пр авооблддйтйль(11): федеральное государственное Свилкетное образовательное учревщение высшего образования "Ннваегорсчзскнй государственный гганичкМ университет кы. Р.П Алексеева"

ти)

Название иш данные:

ИЯЭ н ТФ - БД «Зависимость но:эффнцненга гидравлическою сопротивления нереыешнваюшей решетки-ннгенсифняатора ТСС реак тора Р^'К от угла оггнба дефлектора»

Реферат:

База данны я полу чела на ниследоЕа'гсльском спейте н модели твэЛЫЮГО пучка ТВС-Кввдраз. При финансовойияушияииип гтрпдгга "Наука и умивераггеты' и рамках про! риммы Млкобркаукн РЬоня пя пццаюио ■пшцЕиои лаборашрнй (туш ли^хГццролшйшлкхне НПЯЛаивйзообшннЕф нроцетты и ЗПИнЩ ык ЭНерГпШКШ устнновйг*^ ПрСдСтанлОш

швнсимосгь коэффициента гндриШВПсскЛРО йопратЩЩни (КГС) иертОШШЩщев ренсетки и шискнс лрофиля дефлектора от угла ело апнб^Дш яажао^ о- упи отгиба дефпеггорй ззроиллюстрировама зйвмШйИЬ КГС ране ь км йтШкй Р^нохИжДСй, Й тал же приведены Численные значат КГС. Полученные данные Ийсугбыть ийкМЫаЦяЫ ^и валндЗции СНЬ-Ццйв и Программ лоячее-члого расчета экзиеной зоны реакторов зила Система

управления павы |ВДэв0ЦвСТ сдсЛЦЬЫфорку искомых комкрс! ныл. значений из 0бЩ№ иййенвй дмишу Тип ЭВМ: ]ВМ РС-ййШСт. ПК. ОС: У/зпсилук.

Вла н версия системы управления йаз^й ИЯЭ И ТФ - ЦД «ЗашсныоСтъ ко- к|)фнинен1а ланиыл: ПЦравлн'ЩнкЦ сонро иль 1сл мл [перемешивающей

релзезкн-нн |тслснфз1ка |1ора ТВС реактора К№'Кот уа_ла опноа дефпгжтопй» ац:

Оиъск ланнык:

4.88 МБ