Данная работа посвящена построению математической модели транспортного контейнера ТК-13, загруженного ОЯТ реактора ВВЭР-1000 и численному исследованию стационарных температурных полей контейнера и ОТВС при различных способах загрузки ОЯТ. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Обзор конструкции транспортных контейнеров, изучение регламента и норм безопасности при перевозке ОЯТ. 2. Разработка математической модели для исследования теплового состояния контейнера ТК-13, загруженного ОЯТ реактора ВВЭР-1000. 3. Верификация разработанной численной модели по данным эксперимента, выполненного на Южно-Украинской АЭС. 4. Расчет стационарных тепловых режимов ТК-13 в транспортном (горизонтальном) положении для различных способов загрузки ОТВС. 5. Анализ полученных результатов с точки зрения выполнение норм тепловой безопасности при транспортировании ОЯТ. Работа проведена в Санкт-Петербургском филиале АО «Элерон»«ВНИПИЭТ», где была получена основная часть фактического материала: чертежи и исходное данные по конструкции контейнера ТК-13, конструкция и характеристики ОТВС реакторов ВВЭР-1000, результаты натурного эксперимента, выполненного с ТК-13 на Южно-Украинской АЭС в 1988 г., отчеты с результатами тепловых расчетов транспортных контейнеров, выполненных по методикам НПО «ЦКТИ» и др. На основе собранных данных с помощью прикладного пакета ANSYS Fluent была создана и протестирована двумерная математическая модель, предназначенная для расчета стационарного поля температуры в центральном поперечном сечении контейнера ТК-13 в горизонтальном (транспортном) положении с учетом теплообмена конвекцией и излучением внутри контейнера. Показано, что для исследованных вариантов загрузки ОЯТ максимальная температура поверхности чехловых труб при транспортировке в горизонтальном положении при максимальной проектной температуре окружающего воздуха 38°C не превысит 295°C.

The given work is devoted to developing a mathematical model of the TK13 transport container loaded with SNF of the VVER-1000 reactor and a numerical study of the stationary temperature fields of the container and the SFA for various methods of SNF loading. The research set the following goals: 1. Review of the design of transport containers, study of regulations and safety standards for SNF transportation. 2. Development of a mathematical model for studying the thermal state of the TK-13 container loaded with SNF of the VVER-1000 reactor. 3. Verification of the developed numerical model based on the data of the experiment performed at the South Ukrainian NPP. 4. Calculation of stationary thermal modes of TK-13 in the transport (horizontal) position for various ways of loading SFA. 5. Analysis of the results obtained from the point of view of compliance with the thermal safety standards for SNF transportation. The work was carried out in the Saint Petersburg branch of JSC "Eleron""VNIPIET", where the main part of the actual material was obtained: drawings and initial data on the design of the TK-13 container, the design and characteristics of the SFS of VVER-1000 reactors, the results of a full-scale experiment performed with TK-13 at the South Ukrainian NPP in 1988, reports with the results of thermal calculations of transport containers performed according to the methods of JSC "NPO CKTI", etc. Based on the obtained data, using the ANSYS Fluent application package, a two-dimensional mathematical model was created and tested for calculating the stationary temperature field in the central cross-section of the TK-13 container in a horizontal (transport) position, taking into account heat exchange by convection and radiation inside the container. It is shown that for the studied variants of SNF loading, the maximum surface temperature of the cover pipes during transportation will not exceed 295° C.