Детальная информация

Данная работа посвящена оценке применимости двухфазных термосифонов с целью повышения надежности систем охлаждения бассейна выдержки (БВ). Задачи, которые решались в ходе работы: 1. Изучение устройства бассейна выдержки и требований к организации хранения в нем тепловыделяющих сборок. 2. Расчет распределения температуры воды, внутренней и внешней оболочки твэлов, газового зазора и топливной таблетки по высоте топливного столба в случае аварийной выгрузки активной зоны реактора в бассейн выдержки. 3. Расчет эффективного коэффициента размножения нейтронов для помещенных в бассейн выдержки ТВС. 4. Варианты установки двухфазных термосифонов в бассейне выдержки 5. Расчет участков испарения и конденсации двухфазных термосифонов при разных вариантах их установки в бассейне выдержки. 6. Анализ полученных в ходе расчетов результатов. 7. Формирование заключения о применимости систем пассивного отвода остаточного тепла (СПОТ) на основе двухфазных термосифонов в бассейне выдержки. Расчеты проводились при условии аварийной выгрузки ТВС из активной зоны реактора в бассейн выдержки. Для теплового расчета была выбрана ТВС с самым высоким остаточным тепловыделением. Нейтронно-физический расчет проводился методом гомогенизации элементарной ячейки гетерогенной решетки, завышающим эффективный коэффициент размножения нейтронов. При проведении НФР было учтено влияние содержания бора в чехлах ячеек стеллажей бассейна выдержки на эффективный коэффициент размножения нейтронов. В ходе теплового расчета двухфазных термосифонов были определены габаритные ограничения по их установке в бассейне выдержки, варианты их установки в БВ и проведены расчеты длин зоны конденсации и испарения. В результате получены распределения температуры воды в БВ, внутренней и внешней оболочки твэлов, газового зазора и топливной таблетки по высоте топливного столба, эффективный коэффициент размножения нейтронов и его зависимость от содержания бора в конструкционном материале чехлов ячеек стеллажей БВ, количество ДТС в БВ и габаритные характеристики ДТС для двух вариантов установки, проведена оценка применимости СПОТ на основе ДТС в БВ.

This work is devoted to assessing the applicability of two-phase thermosyphons in order to increase the reliability of spent fuel pools (SFP) cooling systems. Tasks that were solved during the work: 1. Study of the SFP’s structure and requirements for storage of fuel assemblies. 2. Calculation of the temperature distribution of SFP’s cooling water, the inner and outer shell of fuel rods, the gas gap and the fuel tablet along the height of the fuel rod in the event of an emergency unloading of the reactor core into the SFP 3. Calculation of the effective neutron multiplication coefficient for fuel assemblies placed in the SFP. 4. Two-phase thermosyphons installation options in SFP. 5. Calculation of evaporator and condenser sections of two-phase thermosyphons for different installation options. 6. Analysis of the results obtained during the calculations. 7. Forming a conclusion on the applicability of passive residual heat removal (PRHR) systems based on two-phase closed thermosyphons placed in the SFP. Calculations were carried out under the condition of emergency unloading of fuel assemblies from the reactor core into the spent fuel pool. The fuel assembly with the highest residual heat generation was selected for the thermal calculation. The neutron-physical calculation was carried out by the homogenization method of the unit cell of a heterogeneous lattice, which overestimates the effective neutron multiplication coefficient. The effect of the boron content in the structural material of SFP’s fuel racks on the effective neutron multiplication coefficient was taken into account during neutron-physical calculation. During the thermal calculation of two-phase thermosyphons, dimensional restrictions on their installation in SFP and options for their installation were determined, calculations of the lengths of evaporator and condenser zones were carried out. As a result, the distributions of water temperature in the SFP, temperature of the inner and outer shells of fuel rods, the gas gap and the fuel tablet along the height of the fuel rod, the effective neutron multiplication coefficient and its dependence on the boron content in the structural material of the of SFP’s fuel racks. The number of two-phase thermosyphons in the SFP and the overall characteristics of the thermosyphons for two installation options were obtained, and an assessment of the applicability of PRHR based on two-phase thermosyphon in SFP has been carried out.