автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик и устойчивости контуров естественной циркуляции системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР

На правах рукописи

ЩЕГЛОВ Андрей Анатольевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И УСТОЙЧИВОСТИ КОНТУРОВ ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ ИТЭР

003460068

Специальность 05Л4.03 «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008 г.

003460068

Работа выполнена в ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И. Ползунова» (ОАО «НПО ЦКТИ»), Санкт-Петербург.

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Валунов Борис Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Фокин Борис Сергеевич

доктор технических наук, -

профессор Бор Станислав Мжашович

Ведущая организация: ФГУП «Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д. В. Ефремова» (ФГУП «НИИЭФА»), Санкт-Петербург.

Защита диссертации состоится 23 декабря 2008 г. в 18-00 на заседании диссертационного совета Д 212.229.04 в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29 в аудитории 411 ПГК.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан 21 ноября 2008 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью учреждения, в двух экземплярах просим направить по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Факс:(812) 552-6552

E-mail: kgl210@mail.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

К.А. Григорьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Развитие атомной энергетики неразрывно связано с повышенными требованиями к её безопасности. Такие же требования выдвигаются к проекту международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) и к системе охлаждения его вакуумной камеры (ВК) - основной системе, обеспечивающей нераспространение нейтронного потока и расхолаживание установки. Эта система имеет ряд особенностей, близких к пассивным системам отвода тепла от первого контура АЭС с водоводяными реакторами:

- низкие скорости воды (У=(0,005-0,15) м/с] в разветвленной системе параллельно - последовательно включённых каналов ВК при разной ориентации каналов, но при отсутствии опускного движения воды;

- низкие удельные тепловые потоки на стенках каналов ВК 10 кВт/м2) и относительно низкий уровень температур воды (100-107,5 °С);

- требование отсутствия даже поверхностного кипения в пределах ВК циркулирующей воды, которая является и элементом нейтронной защиты.

Это требование вынудило центральную команду проектировщиков ИТЭР остановиться на варианте с отсутствием кипения воды в пределах всего циркуляционного контура, а неясности с взаимо распределением потоков воды привели к увеличению общего её расхода с соответствующим снижением (до 2,5 К) её подогрева в ВК и ростом затрат энергии на прокачку воды через систему при нормальной её эксплуатации. Переход к ЕЦ при авариях с обесточиванием установки сопровождается снижением в 1620 раз расхода воды и резким увеличением её подогрева в ВК. Указанное приводит к термическим напряжениям в металлоконструкциях ВК.

Вместе с тем рассматриваемая система имеет ряд особенностей, положительных для ЕЦ с кипением лишь за пределами ВК:

- существенное отличие (20 м) в отметках расположения верхнего сечения ВК и теплообменника, что позволяет создать между ними тяговый участок;

- приведённый выше рабочий диапазон температур воды соответствует весьма низкому давлению её насыщения (0,101-0,132 МПа), для которого имеют место высокие значения производной (Н'/ёриЮ кДж/(м в.ст.). Поэтому, приняв давление на выходе тягового участка, равным атмосферному, имеем соответствие температуры насыщения температуре воды на входе в ВК. Наличие приращения теплосодержания воды в ВК даёт её под-кипание в верхней части тягового участка и рост расхода ЕЦ, что, гарантирует отсутствие поверхностного кипения воды в пределах ВК.

Перечисленные особенности позволили российской группе проекта ИТЭР предложить вариант циркуляционного контура с вводом в его состав сепаратора пара и направления в теплообменник лишь этого пара. Это позволяет обеспечить практически всережимное охлаждение ВК на ЕЦ и плавный переход к её аварийному расхолаживанию. Однако отсутствие

экспериментального обоснования теплогидравлических характеристик и устойчивости предлагаемого контура не позволили руководству проекта ИТЭР остановиться на этом варианте. Согласно требованиям Госатомнадзора и МАГАТЭ такое обоснование должно быть выполнено с использованием крупномасштабных моделей рассматриваемой системы с сохранением натурной высоты как всего контура, так и его основных узлов.

Таким образом, актуальность темы обусловлена необходимостью экспериментального обоснования решений, заложенных в предложенном российской группой ИТЭР варианте циркуляционного контура системы охлаждения ВК с подкипанием воды на участке между этой камерой и теплообменником.

Общей целью работы являлось экспериментальное обоснование решений, заложенных в приведённый выше вариант проекта. Методический подход, принятый в работе:

- эксперименты проведены на двух полновысотных моделях циркуляционного контура системы охлаждения ВК ИТЭР и на ряде их узлов;

- рассмотренный диапазон давлений и температур теплоносителя, тепловых потоков в ВК охватывает реальный диапазон этих параметров.

- разработаны методики и измерительные системы, фиксирующие с требуемой точностью количественные характеристики процессов.

- предложенные замыкающие соотношения базируются на современных достижениях в области теплообмена и гидродинамики.

Автор защищает:

• экспериментальные данные по гидравлическим характеристикам контура ЕЦ большой высоты (35 м): кипящий и некипящий варианты;

• экспериментальные данные по перегреву относительно температуры насыщения адиабатного турбулентного потока воды [11е=(9-72)10 ]. Соотношения, определяющие максимальные значения этого перегрева;

• экспериментальные данные по особенностям распределению низкоскоростных потоков воды между параллельно включёнными каналами («эжектирующий эффект» и кратковременное обратное движение воды).

Научная новизна работы обусловлена следующим:

• на созданных двух полновысотных моделях циркуляционного контура системы охлаждения ВК ИТЭР получен экспериментальный материал по теплогидравлическим характеристикам этих контуров при движении в них воды или пароводяной смеси низкого давления, включая и область относительного вакуума (р=50-200 кПа, абс);

• продемонстрировано саморегулирование температур воды в параллельно включённых каналах при теплоподводе лишь к одному из них путём кратковременного опускного движения воды в необогреваемом канале;

• получены экспериментальные данные по перегреву относительно температуры насыщения адиабатного турбулентного потока воды низкого

давления и предложен ряд замыкающих соотношения, определяющих максимальные значения рассмотренного перегрева воды; • продемонстрирован «эжектирующий эффект» - влияние конструкции входного узла на распределение расходов воды между параллельно включёнными каналами при разных вариантах исполнения этого входного узла.

Достоверность научных положений основывается на следующем:

- эксперименты выполнены на крупномасштабных моделях с натурными вертикальными размерами основных элементов и их значениями коэффициента гидросопротивления. Эксперименты выполнены при натурных параметрах теплоносителя и удельного теплового потока;

- предлагаемые выводы и соотношения, в основном, базируются на результатах экспериментов, проведенных автором на ряде моделей, а также с использованием данных отечественных и зарубежных исследователей;

- в исследованиях использованы современные средства измерения; опыты в малоисследованном диапазоне параметров сочетались с опытами в диапазоне параметров, где имеются надёжные расчетные рекомендации;

- предложенные физические модели и соотношения, согласуются с современными представлениями о процессах теплоообмена и гидродинамики.

Практическая ценность и реализация результатов работы: полученный экспериментальный материал и результаты его анализа используются в проектной документации ИТЭР, а также может быть использован при создании СПОТ ЯЭУ, предусматривающих глубокое расхолаживание реактора.

Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты экспериментальных и расчётных разработок, выполненных автором самостоятельно, а также совместно с сотрудниками лаборатории 106 НПО ЦКТИ, в число которых он входит. При этом автору принадлежит создание двух полновысотных моделей циркуляционного контура системы охлаждения ВК ИТЭР; проведение экспериментов на этих моделях, анализ их результатов и разработка соотношений, описывающих интенсивность рассматриваемых процессов.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы представлялись на ежегодных международных совещаниях по проекту ВК ИТЭР, НИИЭФА (п. Металлострой, 2003-2005); семинаре по динамике Минатома РФ (Сосновый Бор, 3-6 октября, 2004); 5-ой международной Балтийской конференции по теплообмену (Санкт-Петербург, 2007); НТС ОАО "НПО ЦКТИ" в 2004-2008 гг.

Публикации. Результаты диссертации изложены в 5 печатных работах.

Структура и объём работы. Диссертация содержит 215 страниц основного текста (введение, 7 глав с выводами, заключение по работе), 48 рисунков, 15 таблиц. Список литературных источников содержит 76 наименований (без трудов автора). Общий объем диссертации - 228 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы её цели, приведён перечень результатов работы, вынесенных на защиту, обоснованы их научная новизна и достоверность.

В первой главе изложены принципы построения системы отвода тепла от ВК ИТЭР. Приведены требования к рассматриваемой системе и описание как принятой в проекте схемы этой системы, так и схемы с подкипани-ем, предложенной российской группой проекта. Указываются недостатки проектной схемы и преимущества схемы с подкипанием. На основе анализа исследований НПО ЦКТИ по теплоотдаче при смешанной конвекции показывается, что принятые в проекте повышенные средние скорости воды в ВК (\у=0,1-0,15 м/с) не являются оптимальными по теплоотдаче для всех фрагментов ВК, исключая её придонную часть. Снижение в ~3 раза по сравнению с проектом расхода воды благоприятно скажется на температурном состоянии элементов ВК и позволит эффективно использовать подкипание воды в верхней части тягового участка. Этот вариант по сравнению с некипящим повышает на два порядка движущий напор циркуляционного контура и позволяет перейти на всережимную ЕЦ теплоносителя с повышением надёжности и экономичности системы. Переход к паровой компенсации давления позволяет расхолаживать систему до давления ниже атмосферного значения, и предотвращает выход радиоактивных продуктов за пределы ВК при её разгерметизации.

Во второй главе приведено описание использованных двух полновысотных моделей циркуляционного контура системы охлаждения ВК ИТЭР (некипящий и кипящий варианты, см. рис 1а и 16, соответственно).

Модель некипящего варианта контура высотою 35 м включала в себя все основные элементы натурного циркуляционного контура (см. рис. 1): модель ВК (9-10); водоводяной теплообменник (5) с внешней охлаждающей рубашкой; газовый (воздух) компенсатор давления (ГКД); циркуляционный насос (1) с изменяющейся скоростью вращения электродвигателя и байпасный вентиль (2) для перехода при остановке насоса к естественной циркуляции (ЕЦ). Модель ВК имеет высоту Ими содержит четыре последовательно расположенных электрообогреваемых элемента (10-13), длины и углы наклона которых соответствуют натурным для внешней части ВК. Элементы модели ВК содержат по два параллельно включённых канала. Каналы нижних трёх элементов (11-13) попарно геометрически идентичны и выполнены из труб диаметром 36x3 мм. Узел каналов (12) и (12*) имеет наибольшие длину (Ь=7,64 м), высоту (Н=6,74 м) и, мощность теплоподвода. Четвёртым элементом ВК (10) является крупномасштабная двухканапьная модель (дкм) фрагмента ВК (см. рис. 2), содержащая два параллельно включённых канала прямоугольного сечения шириной 0,20 м, длиной 3 м. Высота верхнего и нижнего каналов, соответственно, 8кан=(12 и 50) мм. Обогревались верхняя и нижняя крышка (широкие грани) дкм и

л

их разделительная пластина. Мощность обогрева каждого канала (нагревателя) регулировалась автономно.

а) иекипящий вариант б) «кипящий» вариант

Рис. 1. Схема полновысотной модели циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР

Подъёмный участок (поз. 6-9) выполнен из труб с внутренним диаметром 45-50 мм; опускной участок (поз. 4; 5) - из труб диаметром ЗбхЗ мм. От внешней среды узлы циркуляционного контура отделены двумя слоями теплоизоляционного материала ¡БОУЕЯ толщиною 50 мм.

Проходное сечение дкм соответствует 1/10,86 сечения в верхнем районе одного из 36 секторов внешней части ВК. Отсюда выбирались модельные значения расхода воды в режиме нормальной эксплуатации и мощности, подводимые к нагревателям. При распределении мощностей между параллельно включёнными каналами один из них (¡) ассоциировался с за-

зором между внутренней стенкой и первой пластиной железоводной защиты, а второй канал (I*) - с суммой остальных зазоров ВК. Тогда для режима нормальной эксплуатации N¡/N¡.=1,755, а для режима аварийного расхолаживания теплоподвод осуществлялся лишь к каналу \

Модель кипящего варианта контура (рис. 16) создана на основе модели некипящего контура и, в основном, включала в себя те же элементы (1-13). Дополнительно в модель введён паровой сепаратор - компенсатор давления (15), а теплообменник - конденсатор (5) выделен в отдельный контур ЕЦ с вводом в него вентиля (14) для регулирования уровня воды в конденсаторе (регулирование давления пара в контуре). Сепаратор (15) -сосуд объёмом 78 л, в днище которого заглублена на 0,3 м и вварена верхняя часть тягового участка (для предотвращения сноса паровых включений в опускную ветвь контура).

Отдельное исследование проведено с дкм (рис. 2), включённой в контур принудительной циркуляции. В этом исследовании при наличии соответствующей подставки и гибких армированных шлангов изменялось положение модели от горизонтального до вертикального.

В третьей главе приведены описание методик измерений и обработки экспериментальных данных, а также результаты градуировочных опытов. Приведена оценка погрешности определения измеряемых параметров.

На моделях измерялись и автоматически регистрировались давление в верхнем сечении модели и на выходе из дкм, перепады давления на отдельных участках модели, включая расходомерные шайбы и сепаратор (Сапфир 22ДА или 22ДД), электрические мощности, подводимые к каждому из нагревателей; температуры теплоносителя в отдельных сечениях циркуляционного контура (до 27 кабельных термопар, КТМС ХК, введённых в поток теплоносителя), температуры поверхности нагревателей (термопары ХА, прижатые через слой слюды 5=0,1 мм к токонесущей поверхности), расход охлаждающей воды, её температура на входе в теплообменник и на выходе из него.

Все каналы измерения и регистрации проходили ежегодную сертификацию и контрольные градуировки на стенде. Максимальные абсолютные погрешности определения параметров составили: давление ±2 кПа; температура теплоносителя ±0,5 К; температуры поверхности ±1,0 К. Среднеквадратичные относительные погрешности определения расхода воды через модель 60 = 0,017; электрической мощности нагревателей и мощности теплоотвода в теплообменнике о^ = 0,014, перепада давления 5(Др^ = б(Дрсеп) = 0,014.

В четвёртой главе рассмотрено влияние ряда факторов на распределение низкоскоростного потока воды между параллельно включёнными каналами. В подразделе 4.1 рассмотрено влияние конструкции входного узла на это распределение. Эксперименты проводились при принудительной циркуляции на дкм (рис. 2) при её вертикальном, горизонтальном или на-

клонном (угол наклона к горизонтали ср=28°) положении. Рассматривались три модификации дкм. При первой и второй модификации высота верхнего (4) и нижнего (5) каналов составляли, соответственно, 5кан=(50 и 12)мм, а при третьей модификации 5кан=(12 и 50)мм. При первой модификации для обеих концевых зон в верхней крышке имелись по 5 отверстий (3) диаметром 20 мм, с наружной стороны которых были приварены коллектор (2) и штуцер (1) для подвода к модели воды и отвода её от неё. Этот штуцер располагался «в свету» центрального отверстия (3). При второй и третьей модификациях в это отверстие устанавливалась ограничительная шайба (8) диаметром 10 мм, способствующая более равномерному распределению расхода воды по всем 5 отверстиям. При первой модификации во входном и выходном узлах модели отсутствовали водораспределительные рамки (6; 7), имеющиеся при второй и третьей модификации.

Рис. 2. Схема двухканальной модели фрагмента ВК

Рамки содержали до 146 отверстий диаметром 6 мм, отношение проходных сечений отверстий в рамках к проходному сечению каналов высотою 50 и 12 мм, составляло 0,485 и 0,798.

В каждой серии было проведено две группы опытов: tB=20^0°C и tB=95-110oC, при вариантах обогрева крышек модели (верхней, нижней и обеих). В отдельных опытах обогревалась и серединная пластина, разде-

ляющая каналы. Опыты проводились при 19-23 кВт/м2 и расходах, соответствующих усреднённой скорости воды в каналах модели (\уср«0,01-0,1 м/с). При горизонтальном положении модели для исключения поверхностного кипения на верхней крышке тепловой поток от неё был уменьшен до 14 кВт/м2.

При всех модификациях модели в экспериментах отмечалось отсутствие соответствия распределения расходов воды между каналами равенству перепадов давления Др,=1(}ет, если рассматривать лишь гидродинамику параллельно работающих каналов без учёта условий ввода воды в канал, т. е.

2 \ Др,=(^тр Ь/с1г + Дмест)| В 5'пф( \рЛх)^ -РоЬ)

или Др,=(Атр Шг + Е^мест)] -вЦрв Р)Ср(1ср;4ср)з1пф,

где w - скорость потока в "¡" канале; м/с; р0 - средняя плотность воды в системе параллельно включённых каналов, кг/м3; рв(х) - плотность воды в рассматриваемом сечении "¡" канала,

кг/м3; р - коэффициент объёмного расширения воды, "С"1; 1ср|, Ц - соответственно, средние температуры воды по длине "¡" канала и системы параллельно включённых каналов, °С; ^мсст, ^-тр ~ соответственно, местные и линейные коэффициенты гидросопротивления элементов рассматриваемого канала; ф — угол наклона модели к горизонтали.

Для рассматриваемых здесь условий (двухканальная система и сЦ/с]Ь=сопз1) приведённое выше соотношение можно записать как:

ДРгд.низ ДРгд.верх"

0,5§Цз1пф)рвр[(5и„;„-(5д„„,] (1)

где Аргдл=(11р - гидродинамическая составляющая пере-

пада давления канала; (81^ „3 - подогрев воды в данном канале.

При первой модификации модели отличие между значениями перепада давления верхнего и нижнего каналов достигало трёх порядков, что по мнению автора связано с входным эжектирующим эффектом. Так при 0£=Т кг/с и допущении сквозного прохода воды через подводящий штуцер

(1) и центральное сверление (3), не распределяясь по ширине коллектора

(2), динамический напор потока воды в сверлении (3) составит 10,5 кПа, что в 30 раз превышает расчётное гидросопротвление нижнего канала при допущении направления через него всего потока воды. Расстояние между верхней и нижней крышками модели 76 мм или 3,8 диаметра сверления

(3). На таком расстоянии не произойдёт существенного разбиения струи и реально проявление эжектирующего эффекта на входе в верхний канал (дополнительное сопротивление входа воды в него) и использование части динамического напора струи воды при её ударе о нижнюю крышку в повышении давления на входе в нижний канал. Достаточно использовать 3 %

от динамического напора струи для приведения к идентичности перепадов давления по каналам.

обогреваемый канал Верхний Нижний Верхний и нижний

Вторая модификация Д □ О

Третья модификация ■ •

Рис. 3. Сопоставление расчётных перепадов давления по верхнему и нижнему каналам дкм (вторая и третья модификации; горизонтальное положение)

Описанная выше модернизация при переходе ко второй модификации модели привела к снижению отношения расчётных значений перепадов давления нижнего и верхнего каналов (при горизонтальном положении модели) до (Дрнга/Дрверх)р=11-12, т. е. не приводила к полному выравниванию давления по высоте входной камеры. Взаимное изменение высоты верхнего и нижнего каналов, т. е. переход к третьей модификации модели, не привёл к изменению приведённого выше отношения (см. рис. 3). Таким образом, при низких скоростях потока в каналах распределение расходов между ними чрезвычайно чувствительно к входным условиям, что необходимо учитывать при проектировании реальной конструкции ВК ИТЭР. Однако для вертикальных и наклонных каналов наличие нивелирной составляющей перепада давления [второе слагаемое в правой части уравнения (1)] способствует перераспределению расходов в пользу канала с большей средней по длине температурой воды и снижает неблагоприятное воздействие «эжектирующего эффекта».

В подразделе 4.2 рассмотрено распределение расхода воды между геометрически идентичными каналами при обогреве лишь одного из них. Эксперименты проводились на модели некипящего контура при отсутст-

вии обогрева канала 12* (Ы12»=0) и мощности канала 12 (М12«15кВт). При низких общих расходах воды по контуру допущение о наличии протока всей воды лишь через обогреваемый канал 12 и сохранении в канале 12* стоячей воды с температурой не обеспечивало равенства перепадов

давления по каналам: Др^Дрп*, если

Др|2=(ХТ11Ь/с1г + Щи)пС2г /(2 ^\р,срп) (2);

.2.) (3)

при Ц] 2=0,50„х |2+1В[,|Х12); 1Ср 12*=1вх 12- Для ликвидации отмеченного дисбалан-

0.00 2.00 4.00 6.00 2>м

а)СЕ=0.132 кг/с; Др2 =331 Па; Др2. =316 Па

0.00 2.00 4.00 6.00 г, м

б) СггО. 188 кг/с Др12=664 Па; Др,2. =648 Па.

Рис. 4. Распределение температуры воды по длине каналов 12 (О) и 12 (•) при Ы,2=15 кВт; Ы|2»=0.

са в необогреваемом канале 12* происходило кратковременное реверсное движение горячей воды из канала 12 до достижения соответствия Др|2=Др|2. при 0|2=0£. Снижение общего расхода воды по циркуляционному контуру способствовало выравниванию температур воды в обоих каналах (см. рис. 4), что является дополнительным доказательством нецелесообразности повышения средней скорости воды в каналах ВК. На графиках рис. 4 приведены значения Др|2 и Ар(2*, рассчитанные по (2; 3). Отличия между ними не превышает погрешности определения этих значений. Между пе-

риодами кратковременного реверсного движения горячей воды в канале 12* находилась стоячая вода, и кабельная термопара, введённая в поток воды в верхней части канала 12* (постоянная времени 0,06 с), не фиксировала пульсаций температур ни в период поступлений горячей воды, ни между ними. При установке дроссельных шайб на входе в каналы 12 и 12* увеличивалось сопротивление этих каналов и ухудшалось как перераспределение расхода воды в пользу обогреваемого канала, так и выравнивание температур воды в каналах и их металлоконструкций. Поэтому для реальной ВК желательно максимально возможное проходное сечение отверстий в тороидальных рёбрах, концевых для параллельно включённых каналов.

Для каналов ВК межканальный теплообмен через промежуточные пластины практически устраняет для стационарных условий реверсное движение воды в необогреваемом канале, но сохраняет его при аварийном переходе ПЦ-ЕЦ, что и наблюдалось в экспериментах с дкм, имеющей тепловой контакт между каналами через разделительную пластину.

В пятой главе рассмотрен перегрев относительно температуры насыщения турбулентного потока дегазированной воды низкого давления 32169 кПа (абс), поднимающейся со скоростью 0,05-0,42 м/с [Re=(9-72)103] по адиабатному участку (d = 0,05м; Н » 20м). Объектом исследования являлась верхняя часть тягового участка (т.у.) высотою 5,27м модели кипящего циркуляционного контура. Этот отрезок имел три участка измерения перепада давления (Ap¡) и 12 термопар, измеряющих распределение температуры воды по длине т.у., выполненного из нержавеющей стали с продольным сварным швом (измеренная средняя шероховатость Ra=7,64 мкм). Потери тепла от поверхности т.у. снижали теплосодержание воды в т.у с интенсивностью не более сНв/с17=0,6кДж;/(кгхп.м), что учитывалось при расчётах Заполнение контура конденсатом обеспечивало чистоту воды в нём.

Эксперименты проводились как при ЕЦ, так и при ПЦ. От опыта к опыту увеличивалась мощность теплоподвода, что приводило к росту перегрева воды 5tn5p«ti2-tccn (при p=const), фиксируемому верхней термопарой t,2, расположенной под сепаратором. После достижения ею определённого максимального перегрева (5t"°") происходил срыв перегрева, выражавшийся в скачкообразном уменьшении показания термопары t¡2 от значения t12~tu до tl2«tcen. После этого проводилось дальнейшее увеличение мощности теплоподвода до получения такого же скачкообразного изменения показания расположенной ниже термопары t^ и так далее до рассмотрения наиболее низко расположенной термопары ti. При работе с ЕЦ имелись зоны низкочастотной (Т=1,5—2 мин) гидродинамической неустойчивости, в которой происходили пульсационные изменения положения сечения срыва перегрева. За пределами этой зоны наблюдалось стационарное существование перегрева воды при продолжительности эксперимента I-1,5 часа.

Модель процесса. Для парообразования требуется определённый перегрев жидкости относительно температуры насыщения при давлении в рассматриваемом сечении канала (рг) в пристенной зоне (при её нагреве) или в ядре адиабатного потока. Этот перегрев обеспечивает определённую разность давлений насыщения перегретой (р'"'') и "термодинамически равновесной воды" (р„)и т.е Дрпер=р~(рн)г- Упомянутая разность давлений создаёт необходимое усилие для "растягивания жидкости" до её разрыва с образованием паровых включений. Величину Дрпер можно представить как ЛРпср=(Фи/с1051пср. Гидродинамические возмущения (парообразование на обогреваемой стенке канала или имевшееся здесь резкое изменение скорости потока при выходе его в сепаратор) разрушает метастабильное состояние перегретой воды. По мере удаления вниз от сепаратора гидродинамические возмущения ослабляются, и допускается большая степень растяжения не вскипающей воды (больший её перегрев). Так для термопары максимальный перегрев составлял 3 К, а для термопары ^ составлял 10,8 К. Однако, существует предельное значение перегрева (51пред), которое определяется лишь физическими свойствами воды и степенью турбу-лезации её потока. Последнее можно характеризовать числами Вебера (\№е) или Рейнолдса (Яе). Превышение значения 5(п|,ед приводит не только к дальнейшему смещению вниз сечения срыва перегрева, но и к образованию нового «генератора возмущений», распространяющихся вниз по т.у. (вверх по потоку). Так термопара ^, фиксировала более высокие значения Ы""" и по сравнению, с ниже расположенной термопарой ^о. С такой же периодичностью (Дг = 0,5-0,9 м), что и расстояние г« 0,63 м от сепаратора до сечения 11ь расположены и последующие вниз сечения термопар 15, которые фиксировали предельные перегревы воды. Ниже будет показано, что значения 5(:,|рел, фиксируемые этими термопарами и термопарой 1:1 [, обобщаются едиными зависимостями (см. рис. 5), т.е, интенсивность «генератора возмущений», связанного с потерей метастабильности при 51:пер = 5^1рсд, близка к интенсивности верхнего «генератора». Можно предположить, что при одинаковой степени турбулентности потока (идентичных значениях \¥е или Яе и одинаковом воздействии «генераторов возмущений») величина рассмотренной выше разности давлений Дрпер, постоянна и не зависит от давления воды. Так в ряде опытов, проведённых при близких значениях Не и 104, но отличном в ~(2,5-3) раза давлении насыщения (рСеп ~ 52-65 кПа, и рсеп= 139-162 кПа, абс) имели место практически одинаковые значения Дрпред=(с1р1|/с11)8Цед=22-25 кПа, хотя величины &пр<:д отличались более чем в два раза (соответственно, 10,5-10,8 К и 4,65,0 К), что компенсировалось таким же увеличением производной с1р„/с11.

При потере устойчивости перегретой воды (8^^=5-10,8 К) в условиях низких давлений [р7р"=(1-3)103] происходило бурное вскипание этой воды с практически мгновенным переходом от однофазного к двухфазному

отоку с существенным объёмным паросодержапием (ф=0,4—0,7), соответ-твующим расчётной величине для термически равновесного пароводяно-о потока.

Для определения значений проведено 30 экспериментов с ПЦ и 29 при ЕЦ. При обобщении использовались результаты опытов с предель-шми значениями 51,™" =51пред, т.е. из рассмотрения исключались показания 12; ^о; 18; 16 и Х2, имеющих более низкие значения по сравнению с не-1ётными термопарами. Соизмеримость шага между сечениями расположе-ия термопар и расстояния между соседними «генераторами возмущений» ызывала определённое занижение замеренных значений 51пред по сравне-ию с действительными величинами. Поэтому при разработке замыкаю-,их соотношений предпочтение отдавалось данным с более высокими за-еренными значениями 51прсд. На рис. 5 представлен ряд видов обработки, ыполненных в виде безразмерных критериев при непременном включе-ии в значение функции величин 5{пред. На графиках также представлены инии, обобщающие опытные данные:

ис. 5а Да = ср5цед/г;= 1,4-10"7 (р'/р")\Уе0'5 , (4)

де 1№е=\У(д.7ст. На графике не прослеживается зависимость функции от еста расположения сечения фиксации величины 51:|фСд. Также отсутствует асслоение результатов опытов, проведённых при ЕЦ и ПЦ.

Рассмотренные выше предельные значения разности давлений, вызы-ающие срыв перегрева (Арпред), можно представить в виде безразмерного <омплекса Zh¡=l¡Дpnpeд/cт, в котором ^ -линейный размер, возможно, зави-ящий лишь от физических свойств жидкости, как-то капиллярный 1а = ст/р^)0 5 или «вязкостный» размер 1У = При использовании величин

у или 1а введём обозначения ЪЪ или ЪЪ\ соответственно. В качестве аргу-ента используем число Рейнольдса И^'У/ё/Ч'. Результаты таких обработок риведены на рис. 56 и 5в и обобщаются соотношениями:

Тп = 252/Яе0М (5)

гЬ' = 3-104/Яе036 (6)

Оба вида обработки дают практически одинаковые разброс опытных анных от соответствующих обобщающих соотношений. При этом сред-ий разброс несколько выше чем при использовании соотношения (4), ко-орое и рекомендуется для определения величины б1пред.

Используя значения Лрпр1,д=(с1р„/Л)5Ц1ед, можно оценить минимальный азмер парового включения (пузыря) в перегретой воде г„уз = 2сг/Ар„рсд, ко-орый при Яе ¡»Ю4 и 1„= 85 °С составлял гпуз« 5,4-Ю"3 мм.

Автор также принимал участие в исследовании теплогидравлических роцессов в компактном контуре естественной циркуляции (тепловая тру-а с центральной циркуляционной вставкой). Опыты проводились практи-1ески в том же диапазоне параметров, что и рассмотренные выше:

,х=(22-176)кПа (абс.). Близкими были и значения аргументов \Уе и 11е. Однако величина перегрева воды на адиабатном участке не превышала (1,5-2,0)К, хотя в соответствии с расчётом по (4-6) должна доходить до 10 К.

гп

В)

б)

Рис. 5 Обобщение опытных данных по предельным перегревам воды (З^ред)- *; +; А;И; ♦ - естественная циркуляция;

♦ ; О; □; V - принудительная циркуляция.

Фиксация предельных перегревов воды термопарами: * ; О ^ь + А 17;

О и; Я; О и; ЧЬ;

а) Ла/(р'/р") =/(\Уе), линия 1 - расчёт по (4);

б) 2Ь= Г(Яе), линия 1- расчёт по (5);

в) Ил (Ле), линия 1- расчёт по (6).

Существенное отличие значений 51пер связывается с более мощными и близко расположенными "генераторами возмущения" в опытах с тепловой трубой (зона нагрева с поверхностным кипением была удалена от сечения срыва перегрева не более чем на 0,5-0,6 м. Также близко находилась зона конденсации со схлопыванием паровых включений в потоке охлаждённой воды.

В шестой главе приведены результаты определения истинного объёмного паросодержания (ф) на адиабатном (вертикальном или наклонном к горизонтали не менее на 60°) т.у. (с1=45 или 50 мм) модели кипящего контура циркуляции при низком давлении пароводяной смеси 46-232 кПа,

абс, её приведённой скорости w0=0,1-0,42 м/с, приведённой скорости пара w0 =1,9-6,1 м/с и паросодержании ф=0,46-0,89. Обобщение результатов экспериментов проводилось с использованием «модели дрейфа»:

W"

Ф=-^--(7)

V C0WCM + AW

где Wcv= Wn + -WÜ; IK0' = G, / Fnpp, - приведённая скорость жидкой () или паровой (") фазы, м/с; С0 - параметр распределения; Д W - скорость дрейфа.

В рамках этой модели экспериментальные значения ф сопоставлялись с рассчитанными по рекомендациям д.т.н. Лабунцова Д.А., к.т.н. Светлова С.В, Kataoka- Ishii и программе Chexal - Lellouche (EPRI USA), входящей в компьютерный код RELAP5/MOD3, широко используемый при обосновании безопасности атомных станций. Все эти рекомендации не распространяются на рассмотренные здесь давления ниже атмосферного значения. Поэтому делалась попытка расширить диапазон их применения. При Ф<0,75 соотношения к.т.н. Светлова

С0 = 1,2-0,2.Г/, (8)

А w{pT

= г ' ff» = 0'0047ßo"5| ~п \ К" (9)

[gCT(/7-p"jJ' KP

где Nt, = м

(1.157

Р СУ

удовлетворительно обобщили настоящие опытные данные, которые характеризовались значениями числа Бонда Во=с1^(р'-р")/а =17,5-20,6, и к сопоставлению привлекались рекомендации для этих значений Во.

При ф=0,77-0,89 (кольцевой режим течения) обобщения опытных данных достигалось при С0=1,0 и Д\¥ [м/с]==3,54(1-ф)/.

В седьмой главе рассмотрена гидродинамическая устойчивость модели кипящего варианта циркуляционного контура системы охлаждения ВК ИТЭР и её сопоставление с устойчивостью слабокипящих КЕЦ реактора АСТ500 и системы аварийного охлаждения реактора ВВЭР640. Эксперименты показали наличие в рассмотренном здесь КЕЦ двух видов неустойчивости:

- характерной для всех приведённых выше слабокипящих КЕЦ и связанной с высокими значениями сЮ/Шту в области близких к насыщению теплосодержаниия воды (¡') в тяговом участке КЕЦ;

- связанной с метастабильностью потока воды и срывами перегрева при достижение его предельного значения, рассмотренного в разделе 5.

Первый вид неустойчивости устранялся при уменьшении диаметра тягового участка, т.е. увеличения гидросопротивления двухфазной части

КЕЦ, и тем самым снижением производной сЮ/сИту. Уменьшение диаметра т.у. происходило после определённых динамических режимов, приводящих к «опрокидыванию» циркуляции с изменением положения тягового и опускного участков. При этом диаметр т.у. уменьшался от 50мм до 30мм. Высокий недогрев воды в модели ВК, давление в которой превосходило на »150-200 кПа давление в сепараторе, обеспечивало в ней опускное движение некипящей воды. Уменьшение диаметра т.у., т.е. увеличение значения Не при идентичных расходах теплоносителя, уменьшало и предельный перегрев воды в т.у., что способствовало устранению и второго вида неустойчивости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведено комплексное экспериментальное исследование интенсивности теплогидравлических процессов в обоснование решений, заложенных российской группой ИТЭР в проект системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР с естественной циркуляцией и вскипанием воды низкого давления в тяговом участке циркуляционного контура. Эксперименты проведены на двух полновысотных моделях рассматриваемого циркуляционного контура (некипящий и кипящий варианты) и на крупномасштабной модели фрагмента вакуумной камеры. Рассмотрен ряд режимов работы системы, включая аварийное расхолаживание до давления ниже атмосферного значения. Эксперименты выполнены при натурных параметрах теплоносителя и натурных значениях удельного теплового потока.

2. В результате проведенного исследования:

2.1. получен обширный экспериментальный материал и на его основе разработаны недостающие соотношения для гидродинамического расчёта предлагаемой схемы циркуляционного контура:

- определение истинного объёмного паросодержания (ср) пароводяного потока низкого давления, включая и область относительного вакуума);

- определение максимального перегрева подъёмного турбулентного потока воды относительно термодинамически равновесного её состояния;

2.2 продемонстрировано саморегулирование температур воды в параллельно включённых вертикальных и наклонных каналах при теплоподводе лишь к одному из них путём кратковременного опускного движения воды в необогреваемом канале;

2.3. показано большое влияния конструкции входного узла на распределение расходов воды между параллельно включёнными каналами («эжектирующий эффект»),

3. Наличие вскипания воды в тяговом участке циркуляционного контура вызывает существенный рост расхода воды по этому контуру (высокие значения сЮ/(Лвыхвк) и связанные с ним общеконтурные пульсации расхода теплоносителя. Для ликвидации этого нежелательного явления необходимо понизить значение производной сЮ/сИвыхВК путём уменьшения диаметра тягового участка. При этом рост движущего напора контура ЕЦ компенси-

руется увеличением гидросопротивления кипящей части тягового участка. Кроме того, уменьшение диаметра тягового участка приводит к росту скорости воды в нём и, как следствие, к уменьшению перегрева воды и менее резким скачкам движущего напора при срывах этого перегрева. Приведённое продемонстрировано в экспериментах с опрокинутой циркуляцией (опускное движение воды через тяговый участок и нагреватели модели вакуумной камеры). В этом случае участком с кипением являлась бывшая «опускная ветвь» циркуляционного контура, которая имеет в 2,25-2,78 раза меньшее сечение по сравнению с тяговым участком.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Метастабнльность воды низкого давления в турбулентном потоке / Б.Ф. Балупов, В.А. Ильин, A.A. Щеглов н др. II Теплофизика высоких температур. 2007. Т. 45. № 1. С. 1-9,- 1,23/0,74 п.л. (перечень ВАК).

2. Теплогндравлические процессы в тепловой трубе с центральной циркуляционной вставкой при низком давлении / Б.Ф. Валунов, A.A. Белов,

A.A. Щеглов н др. // Теплофизика высоких температур. 2008. Т. 46. № 3. С. 1-8,-1,03/0,31 п.л. (перечень ВАК).

3. Полновысотная модель контура естественной циркуляции системы охлаждения вакуумной камеры ITER и результаты экспериментов на ней / Б.Ф. Валунов, В.Н. Танчук, A.A. Щеглов и др. // Тезисы доклада на семинаре по динамике "Оценка экспериментальных данных и верификация расчетных кодов" (Сосновый Бор, 4-8 октября 2004). Сосновый Бор: НИТИ. С. 67-71,-0,32/0,16 п.л.

4. Циркуляционно-пульсационные характеристики полновысотной модели контура естественной циркуляции низкого давления при вскипании воды в тяговом участке / Б.Ф. Балунов, С.А. Григорьев, А..А. Щеглов и др. // Там же. С. 35-38,-0,25/0,17 п.л.

5. Heat transfer to low-velocity flow in vertical, inclined and horizontal Channels /

B.F. Balunov, V.N. Tanchuk, A.A. Shcheglov, etc. // Advances in Heat Transfer: Proceedings of the Baltic Heat Transfer Conference (September 19-21, 2007, Saint-Petersburg, Russia). V. 1. P. 122-133. - 1,5/0,5 п.л.

Сокращения:

В К - вакуумная камера; дкм - двухкассетная модель фрагмента В К; ЕЦ - естественная циркуляция; ИТЭР - международный термоядерный экспериментальный реактор; КЕЦ - контур естественной циркуляции; ПЦ - принудительная циркуляция; т.у. - тяговый участок.

ПЛД №69-378 от 09.06.1999.

тапринт. Подписано в печать 18.11.2008. Формат бумаги 60х84'/16.

ъем 1,0 уч.-изд. л. Бумага офсетная. Тираж 100. Заказ 695.

ОАО «НПО ЦКТИ». 191167, Санкт-Петербург, ул. Атаманская, д. 3/6

Введение.

1. Принципы построения системы отвода тепла от вакуумной камеры термоядерного реактора ИТЭР.

1.1 Требования к системе отвода тепла от вакуумной камеры термоядерного реактора ИТЭР.

1.2. Предпосылки построения системы отвода тепла на пассивном принципе с использованием подкипания воды на тяговом участке.

1.3. Принципы построения системы отвода тепла, предложенные российской группой ИТЭР.

1.4. Методика теплогидравлического расчёта системы отвода тепла от вакуумной камеры реактора ИТЭР и задачи экспериментального исследования.

2. Описание полновысотных моделей циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР и циркуляционного контура с крупномасштабной двухканальной моделью фрагмента вакуумной камеры.

2.1. Полновысотная модель проектного некипящего варианта циркуляционного контура.

2.2. Полновысотная модель кипящего варианта циркуляционного контура.

2.3 Циркуляционный контур с двухканальной крупномасштабной моделью фрагмента вакуумной камеры.

3. Методика измерений и методика обработки результатов измерений. Результаты градуировочных опытов.

3.1. Методика измерений. Оценка погрешности определения замеряемых параметров.

3.2 Методика обработки результатов измерений.

3.3 Результаты градуировочных опытов.

4. Распределение низкоскоростных потоков воды между параллельно включёнными каналами циркуцляционного контура.

4.1 Влияние конструкции входного узла на распределение расходов воды между параллельно включёнными каналами («эжектирующий эффект»)

4.1.1 Условия проведения экспериментов.

4.1.2. Анализ результатов экспериментов.

4.2. Распределение низко скоростного потока воды между параллельно включёнными каналами при обогреве лишь одного из них.

4.3. Выводы по главе.

5. Метастабильность турбулентного потока воды низкого давления.

5.1 Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов.

5.2. Модель процесса.

5.3. Анализ результатов экспериментов.

5.4. Выводы по главе.

6. Истинное объёмное паросодержание (ср) адиабатного пароводяного потока низкого давления.

6.1 .Обзор литературных источников.

6.2 Результаты экспериментов по определению паросодержания (ср) при низком давлении теплоносителя.

6.3. Выводы по главе.

7. Гидродинамическая неустойчивость контура. естественной циркуляции низкого давления.

7.1. Выводы по главе.

Одним из направлений освоения термоядерной энергии в мирных целях является создание термоядерных станций на базе реакторов типа ИТЭР с удержанием плазмы в электромагнитном поле. Основным элементом, обеспечивающим безопасность реактора ИТЭР - источника радиационной опасности, является вакуумная камера (ВК). Она, в частности, выполняет функцию первого барьера безопасности на пути распространения радиоактивных веществ в окружающую среду и представляет собой сложную крупногабаритную конструкцию тороидальной формы, прорезанную в разных направлениях многочисленными проходками (портами). Корпус ВК секционирован и содержит жестко связанные тороидальными и полоидальными рёбрами внутреннюю и наружную стенки, между которыми размещены пакеты защитных пластин, образующие в целом систему щелевых каналов, которые заполняются теплоносителем (вода) системы охлаждения вакуумной камеры. Эта вода одновременно выполняет и функцию биологической защиты и её кипение (даже поверхностное) недопустимо.

При работе реактора на мощности тепло выделяется в металле стенок ВК и защитных пластинах под воздействием потоков нейтронов и гамма-лучей, а в аварийных режимах тепло поступает только на наружную поверхность внутренней стенки ВК в виде теплового потока остаточных тепловыделений от внутрикамерных элементов. Ограничения термических напряжений в элементах столь сложной конструкции ВК, возникающих вследствие неравномерностей их температур, обеспечивается соответствующей эффективностью системы ее охлаждения. Для ВК характерны - низкие скорости воды [w=(0,005-0,15) м/с] в разветвленной системе параллельно - последовательно включённых каналов при разной ориентации каналов в поле гравитационных сил: от горизонтального до вертикального положения при отсутствии опускного движения воды;

В концептуальном проекте ИТЭР система охлаждения ВК была построена на использовании некипящей воды по всему циркуляционному контуру с её принудительной циркуляцией в условиях нормальной эксплуатации. Такая система потребовала повышения давления в ней и повышенного расхода энергии на принудительную прокачку воды через систему. Предусмотренный для аварийных режимов переход к естественной циркуляции сопровождался снижением в 16-20 раз расхода циркуляции и резким увеличением разности температур воды на входе в ВК и на выходе из неё. Указанное приводило к дополнительным термическим напряжениям в металлоконструкциях ВК. Кроме того, медленное расхолаживание некипящего контура не позволяло выполнить требования по безопасности, обязывающие прекращение утечек радиоактивности в окружающую среду в течении 72 часов после начала аварии с разгерметизацией внутрикамерных элементов реактора. Это возможно лишь при наличии в ВК отрицательного относительного давления (вакуума), которое имеет место в кипящей системе при температурах воды ниже 100 °С.

Вместе с тем рассматриваемая система имеет ряд специфических особенностей:

- низкие удельные тепловые потоки на стенках каналов ВК (q< 10 кВт/м");

- существенное отличие (20 м) в высотных отметках расположения верхнего сечения вакуумной камеры и источника теплоотвода (теплообменник), что позволяет создать между ними тяговый участок значительной высоты; диапазон температур теплоносителя в режиме нормальной эксплуатации (100-107,5 °С) требует весьма низкого давления насыщения (0,101-0,132 МПа), для которого имеют место высокие значения производной di'/dp«l,04 кДж/(кг-кПа). Поэтому, приняв давление на выходе тягового участка, равным атмосферному (р=0,101 МПа), получается соответствие температуры насыщения температуре воды на входе в ВК. Наличие приращения теплосодержания воды в ВК даёт определённое паросодержание теплоносителя в верхней части тягового участка, т.е. подкипание воды в ней. При этом вследствие высоких значений производной di'/dp, высота отрезка с кипением не распространяется ниже верхней половины тягового участка, что наряду с низкими значениями перепадов температур у теплоотдающих поверхностей ВК (At=q/a), гарантирует отсутствие как объёмного, так и поверхностного кипения воды в пределах ВК.

Перечисленные особенности позволили российской группе проекта ИТЭР предложить вариант циркуляционного контура системы охлаждения ВК с подкипанием воды в верхней части тягового участка между вакуумной камерой и теплообменником. Этот вариант лишён перечисленных выше недостатков, свойственных чисто некипящей системе и позволяет обеспечить практически всережимное охлаждение ВК на естественной циркуляции теплоносителя. Он присутствовал в 1997-98гг. на стадии проекта FDR Design. Однако, отсутствие экспериментального обоснования гидродинамической устойчивости предлагаемой циркуляционной системы и отсутствие надёжных рекомендаций по гидродинамическому расчёту кипящих контуров ЕЦ низкого давления (рекомендации по расчёту истинного объёмного паросодержания и гидросопротивления в тяговом участке, возможность перегрева воды в нём) не позволили центральной команде ИТЭР принять вариант с подкипанием в качестве основного на дальнейшей стадии проектирования ИТЭР. Согласно требованиям Росатомнадзора и МАГАТЭ такое экспериментальное обоснование должно быть выполнено с использованием крупномасштабных моделей рассматриваемой системы, включающей её основные узлы. При этом для контуров ЕЦ необходимо сохранение натурной высоты как всего контура, так и его основных её узлов.

Таким образом, актуальность темы настоящей работы обусловлена необходимостью проведения корректного экспериментального обоснования решений, заложенных в предложенном российской группой ИТЭР варианте циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры с подкипанием воды на участке между этой камерой и теплообменником. Кроме того, рассматриваемая система имеет ряд специфических особенностей, близких к системам пассивного отвода тепла (СПОТ) от первого контура ЯЭУ, и полученные в настоящей работе результаты могут быть использованы и при расчётах СПОТ ЯЭУ с водоохлаждаемыми реакторами.

Некипящий вариант рассматриваемого циркуляционного контура, как и работа параллельно включённых обогреваемых каналов в СПОТ ЯЭУ с водоохлаждаемыми реакторами, имеет также ряд вопросов, решение которых требует экспериментального обоснования (гидродинамическая устойчивость системы параллельно включённых каналов с некипящей водой при неравномерном их обогреве и наличии в них низких скоростей воды; влияние конструкции входного узла на распределение расходов между этими каналами).

Настоящая работа посвящена решению перечисленных задач на основе экспериментов, проведенных автором в НПО ЦКТИ на полповысотных моделях циркуляционного контуров системы охлаждения ВК (рассмотрены варианты как некипящего контура, так и контура с подкипанием воды в верхней части тягового участка), а также на крупномасштабной модели фрагмента вакуумной камеры ИТЭР.

Исследования выполнены в рамках следующих документов:

• федеральная целевая научно-техническая программа на 2002-2005 годы «Международный термоядерный реактор ИТЭР», разработанная в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 20 февраля 2001 года №245-р и утвержденная постановлением Правительства Российской Федерации № 604 от 21 августа 2001 года;

• решение конкурсной комиссии Минатома РФ по результатам конкурса НИОКР на работы 2002-2004 года;

• решение Национальной дирекции ИТЭР Российской Федерации;

• программа работ по проекту ИТЭР, финансируемая из средств фонда Минатом РФ;

• государственные контракты на 2002-2004г. между ФГУП НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, НТЦ «Синтез» и ДАНТ Минатом РФ;

• хоздоговоры между ФГУП НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, НТЦ «Синтез» и ОАО НПО ЦКТИ на 2002-2004г.

Общей целью настоящей работы являлось экспериментальное обоснование решений, заложенных российской группой ИТЭР при проектировании надёжной, эффективной, экономичной, и легко регулируемой схемы системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР, построенной на пассивных принципах. Исходя из общей цели, решались следующие задачи:

• демонстрация гидродинамически устойчивого функционирования циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры с подкипанием в стационарных и динамических условиях, включая аварийное расхолаживание до давления ниже атмосферного. При необходимости апробация решений по обеспечению устойчивости циркуляционного контура с подкипанием;

• получение экспериментального материала и разработка на его основе недостающих соотношений для гидродинамического расчёта предлагаемой схемы циркуляционного контура:

- соотношения для определения истинного объёмного паросодержания ср) и гидросопротивления пароводяного потока низкого давления; в тяговом участке по сравнению с термодинамически равновесным состоянием;

• обоснование гидродинамически устойчивого функционирования системы параллельно включённых каналов вакуумной камеры с некипящей водой при неравномерном их обогреве и низких скоростях воды в них;

• определение влияния конструкции входного узла на распределение расходов воды между параллельно включёнными каналами.

Методический подход, принятый в работе для достижения поставленной цели:

Эксперименты проведены на ряде крупномасштабных моделей:

• двухканальная модель фрагмента вакуумной камеры (ВК);

• две полновысотные модели циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР (варианты некипящий и с подкипанием).

Рассмотренный диапазон давлений и температур теплоносителя, удельных тепловых потоков в ВК (источник теплоподвода), охватывает реальный диапазон этих параметров как для ИТЭР, так и для пассивных система аварийного отвода тепла от первого контура ЯЭУ с водоохлаждаемыми реакторами.

Разработаны методики и измерительные системы, фиксирующие с требуемой точностью количественные характеристики процессов. Разработаны методики и алгоритмы обработки экспериментальных данных.

На основе результатов проведённых экспериментов предложены замыкающие соотношения для моделирования теплогидравлических процессов. Расширены пределы применения ряда известных соотношений; выдержана стыковка предлагаемых соотношений с рекомендуемыми в РД и "норм".

• новые экспериментальные данные по циркуляционно -пульсационным характеристикам контура естественной циркуляции, имеющего узел теплоподвода в виде ряда параллельно - последовательно включённых нагревателей с индивидуально регулируемой мощностью, подъёмное движение воды в которых имеет различный угол наклона к горизонтали. Рассмотрены некипящий вариант циркуляции воды и вариант с её вскипанием на участке между узлами теплоподвода и теплоотвода, высота которого составляет 20 м;

• новые экспериментальные данные по перегреву относительно температуры насыщения турбулентного потока воды [Re=(9-72)-103 ] низкого давления [32-200 кПа (абс)], поднимающегося по вертикальному или наклонному адиабатному каналу большой высоты (Н^20 м);

• предложенные автором замыкающие соотношения, определяющие величины максимального значения рассмотренного в предыдущем пункте перегрева в зависимости от параметров водяного потока;

• новые экспериментальные данные по распределению расходов воды между параллельно включёнными каналами, которые показывают большое влиянию конструкции входного узла на распределение расходов воды между каналами («эжектирующий эффект»);

• новые экспериментальные данные по межканальной устойчивости движения воды, если полный перепад давления в одном из каналов превышает его значение во втором канале, даже при движении по последнему всего потока воды;

• новые экспериментальные данные по истинному объёмному паросодержанию пароводяного потока низкого давления, включая и область

• созданы две полновысотные модели (высота 35 м) циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР (некипящий и кипящий варианты), а также крупномасштабная модель фрагмента вакуумной камеры ИТЭР. Модели оснащены современными датчиками измерения требуемых параметров;

• получен новый экспериментальный материал по теплогидравлическим характеристикам и гидродинамической устойчивости рассмотренных выше циркуляционных контуров при движении в них воды или пароводяной смеси низкого давления, включая и область относительного вакуума [р=50-200 кПа (абс)];

• на основе проведенного экспериментального исследования расширены пределы применения соотношения к.т.н. Светлова С.В. по определению истинного объёмного паросодержания (ф) на область отрицательных относительных давлений, а также предложено новое соотношение для кольцевого режима течения;

• на основе проведенного экспериментального исследования определены параметры пульсационной области работы контуров ЕЦ с подкипанием в условиях низких давлений теплоносителя;

• продемонстрировано саморегулирование температур воды в параллельно включённых каналах при теплоподводе лишь к одному из них вследствие кратковременного опрокидывания циркуляции в необогреваемом канале;

• получены экспериментальные данные по перегреву относительно температуры насыщения турбулентного потока воды [Re=(9-72)-103] низкого

• предложен ряд замыкающих соотношений, определяющих максимальные значения рассмотренного в предыдущем пункте перегрева в зависимости от параметров водяного потока;

• продемонстрирован «эжектирующий эффект» - большое влияние конструкции входного узла на распределение расходов воды между параллельно включёнными каналами при разных вариантах исполнения этого входного узла.

Достоверность основных научных положений и выводов по работе основывается на следующем:

• эксперименты выполнены на крупномасштабных моделях с натурными вертикальными размерами основных элементов при проектных значениях суммарного приведённого коэффициента гидросопротивления циркуляционных контуров;

• эксперименты выполнены при натурных параметрах теплоносителя и натурных значениях удельного теплового потока;

• предлагаемые выводы, а также замыкающие соотношения, в основном, базируются на результатах экспериментов, проведенных автором на ряде моделей, а также с использованием данных отечественных и зарубежных исследователей;

• в исследованиях использованы современные средства измерения и обработки опытных данных; эксперименты в исследуемом диапазоне параметров сочетались с подобными опытами в том диапазоне параметров, в котором имеются известные расчетные рекомендации. В этом диапазоне параметров получено соответствие между экспериментальными данными и результатами расчетов по этим расчетным рекомендациям;

• предложенные физические и расчетные модели, а также замыкающие соотношения, согласуются с современными представлениями о процессах тепломассообмена и гидродинамики.

Практическая ценность и реализация результатов работы состоит в том, что полученный экспериментальный материал и результаты его анализа используются в проектной документации международного термоядерного реактора ИТЭР, а также может быть использован при создании систем пассивного отвода тепла (СГГОТ) от первого контура ЯЭУ с водоохлаждаемыми реакторами, предусматривающих глубокое расхолаживание реактора.

Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты экспериментальных и расчётных разработок, выполненных автором самостоятельно, а также совместно с сотрудниками лаборатории 106 НПО ЦКТИ, в число которых он входит. При этом автору принадлежит:

• создание двух полновысотных моделей циркуляционного контура системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР;

• проведение экспериментов на этих моделях, а также на крупномасштабной модели фрагмента вакуумной камеры ИТЭР;

• анализ результатов всех экспериментов и разработка замыкающих соотношений, описывающих интенсивность рассматриваемых процессов.

Апробация результатов работы. Основные научные положения и результаты работы представлялись на:

• ежегодных международных совещаниях по результатам выполненных работ по проекту ВК ИТЭР, НИИЭФА, п. Металлострой, 2003, 2004 и 2005 гг.;

•семинаре по динамике Минатома РФ, Сосновый Бор, 3-6 октября 2004г.;

• 5-ой международной Балтийской Конференции по Теплообмену,

СПб, 18-21 сентября 2007г.;

• НТС НПО ЦКТИ (2004-2008Г.).

Публикации. Результаты диссертации изложены в пяти печатных работах, включая две статьи в журнале «Теплофизика высоких температур», рекомендованным ВАК.

Структура и объём работы. Диссертационная работа содержит 205 страниц основного текста (введение, 7 глав с выводами, заключение по работе), 48 рисунков, 15 таблиц. Список литературных источников содержит 84 наименования (без трудов автора). Общий объем диссертации составляет 228 страниц.

7.1. Выводы по главе

1. Приведены результаты экспериментального исследования циркуляцнонно-пульсационных характеристик крупномасштабной модели контура естественной циркуляции (КЕЦ) системы охлаждения вакуумной камеры ИТЭР и сопоставление их с результатами исследований характеристик слабокипящих КЕЦ реактора АСТ500 и системы аварийного охлаждения активной зоны реактора ВВЭР640.

2. Результаты экспериментов показали наличие в рассмотренном здесь КЕЦ двух видов гидродинамической неустойчивости: характерной для всех приведённых выше слабокипящих КЕЦ и связанной с высокими значениями dG/diBbIXiHarp в области близких к насыщению теплосодержаниия воды (w.mup-i') в тяговом участке; ® связанной с метастабильностью низкоскоростного потока воды низкого давления (pteri=50-150 кПа, абс) и срывом перегрева воды при достижение его предельного значения, рассмотренного в разделе 5.

3. Первый из рассмотренных видов неустойчивости был устранён при уменьшении диамефа тягового участка, т.е. увеличения гидросопротивления двухфазной части КЕЦ, и тем самым снижением производной dG/ diUbL4uarp.

4. Высокий иедогрев воды в обогреваемой модели вакуумной камеры, давление в которой превосходит на да 150-200 кПа давление в сепараторе, позволил обеспечить устойчивую «опрокинутую» циркуляцию теплоносителя с опускным движением некипящей воды в модели ВК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведено комплексное экспериментальное исследование интенсивности теплогндравлических процессов в обоснование решений, заложенных российской группой ИТЭР в проект системы охлаждения ВК ИТЭР, построенной на естественной циркуляции со вскипанием волы низкого давления в тяговом участке циркуляционного контура. Эксперименты проведены на двух полновысотных моделях рассматриваемого циркуляционного контура и на крупномасштабной модели фрагмента вакуумной камеры ИТЭР. Рассмотрен ряд режимов работы системы, включая аварийное расхолаживание до давления ниже атмосферного значения. Эксперименты выполнены при натурных параметрах теплоносителя и натурных значениях удельного теплового потока.

2. В результате проведенного исследования:

2.1. получен обширный экспериментальный материал и на его основе разработаны недостающие соотношения для гидродинамического расчёта предлагаемой схемы циркуляционного контура:

• определение истинного объёмного паросодержания (ф) пароводяного потока низкого давления, включая и область относительного вакуума (р=50-200 к Па, абс); определение максимального перегрева подъёмного турбулентного потока воды относительно термодинамически равновесного её состояния;

2.2 продемонстрировано саморегулирование температур воды в параллельно включённых вертикальных и наклонных каналах при теплоподводе лишь к одному из них путём кратковременного опрокидывания циркуляции в иеобогреваемом канале;

2.3. показано большое влияния конструкции входного узла на распределение расходов воды между параллельно включёнными каналами («эжектирующий эффект»).

3. Полученные, более высокие по сравнению с проектно необходимыми значения коэффициентов теплоотдачи от элементов вакуумной камеры (ВК) [а>(900 и 700) Вт/м"К, соответственно для вертикального и наклонного к горизонтали на 28° каналов, обеспечивает приемлемые отличия температур соприкасающихся с водой элементов металлоконструкций В К. Поэтому для фрагментов ВК, имеющих угол наклона к горизонтали не менее р=28° (включая верхнюю часть ВК, где (3=90-180°), конструкция входных (и выходных) узлов для потока воды не лимитирует температурное состояние металлических стенок и элементов железо водной защиты этих фрагментов, и может выбираться, исходя лишь из конструктивных требований. При этом желательна большая высота канала (SK:m»50 мм), соприкасающегося с внутренней наиболее теплонапряжённой стенкой ВК, что обеспечит меньшую неравномерность температур воды в каналах фрагментов ВК.

4. При имитации нижних фрагментов ВК, имеющих угол наклона к горизонтали пе более (3=1,6°, при малых скоростях воды получены весьма

-j низкие значения коэффициентов теплоотдачи (а=40-100 Вт/м"К) от верхней теплоотдающей поверхности и недопустимо высокие перегревы этой поверхности Д1шж^100 °С. Для ликвидации этого явления предлагается для этих фрагментов ВК перекрыть для протока воды или существенно задросселировать все водяные зазоры железо-водной защиты, кроме внутреннего (верхнего) зазора, куда направить практически весь расход воды. Высота этого зазора должна обеспечить скорость воды в нём не менее 0,08 м/с. При этом по остальным зазорам теплоперенос вихрями естественной конвекции по прослойкам стоячей воды обеспечит большую равномерность температур внутренней и наружной стенок ВК по сравнению с протоком воды по всем незадросселированным зазорам железо-водной защиты даже при высокой скорости этой воды во всех зазорах.

5. Для вертикальных и наклонных фрагментов ВК снижение коэффициента гидросопротивления параллельно включённых каналов способствует снижению отличия температур воды в них и температур соприкасающихся с ппми мететаллоконструкций. Поэтому рекомендуется увеличение общего сечения отверстий в полоидальпых рёбрах.

6. Получены существенные перегревы относительно термодинамически равновесного её состояния (до 8tnep=ll К) температуры подъёмного турбулентного потока воды низкого давления 32-169 кПа (абс), поднимающегося со скоростью 0,05-0,42м/с [Re = (9-72)10 ] по тяговому адиабатному участку (d = 0,05 м; Н ~ 20 м) циркуляционного контура. На примере результатов экспериментов автора с иным контуром ЕЦ такого же низкого давления объяснены причины отсутствия столь существенных перегревов воды в «стандартных» условиях работы контуров ЕЦ. Однако, рассмотренные здесь условия характерны и для работы реальных СПОТ водоохлаждаемых реакторов, что увеличивает актуальность проведённого исследования.

7. Наличие вскипания воды в тяговом участке циркуляционного контура вызывает существенный рост расхода воды по этому контуру (высокие значения dG/dinbl4BK) и связанные с ним общеконтурные пульсации расхода теплоносителя. Для ликвидации лого нежелательного явления необходимо понизить значение производнон dG/di1!]>l4HK путём уменьшения диаметра тягового участка. При этом рост движущею напора контура ЕЦ компенсируется увеличением гидросопротивления кипящей части тягового участка. Кроме того, уменьшение диаметра тягового участка приводит к росту скорости воды в нём и, как следствие, к уменьшению перегрева воды и менее резким скачкам движущего напора при срывах этого перегрева. Данное явление наблюдалось в экспериментах с опрокппуюй циркуляцией (опускное движение воды через тяговый участок и нагреватели модели вакуумной камеры). В этом случае участком с кипением являлась бывшая «опускная ветвь» циркуляционного контура, которая имеет в 2.25-2,78 раза меньшее сечение по сравнению с тяговым участком. Опрокидывание циркуляции привело к устранению неустойчивости.

1. Метастабильиость воды низкого давления в турбулентном потоке / Б.Ф. Валунов, В.А. Ильин, А.А. Щеглов и др. // Теплофизика высоких температур. 2007. Т. 45. № 1.С.1 -9.

2. Теплогидравлические процессы в тепловой трубе с центральной циркуляционной вставкой при низком давлении / Б.Ф. Валунов, А.А. Белов,

3. A.А. Щеглов и др. // Теплофизика высоких температур. 2008. Т. 46. № 3. С. 1-8.

4. Heat transfer to low-velocity flow in vertical, inclined and horizontal Channels /

5. B.F. Balunov, V.N. Tanchuk, A.A. Shcheglov, etc. // Advances in Heat Transfer: Proceedings of the Baltic Heat Transfer Conference (September 19— 21, 2007, Saint-Petersburg). V. 1. P. 122 133.

6. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик двухканальной полновысотной модели вакуумной камеры ИТЭР / Б.Ф. Валунов, А.А. Щеглов. А.С. Бабыкин и др. // Отчёт ОАО НПО ЦКТИ по договору jY» 325-01/10 от 21 июня 2001 г.

7. Кириллов, ПЛ. Справочник по теплогидравлическим расчетам: ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы / П. Л. Кириллов, Ю. С. Юрьев. -М.: Эпсргопздат, 1990, 296 с.

8. Теплоотдача при смешанной конвекции в горизонтальных плоских каналах вакуумной камеры международного термоядерного реактора / Б.Ф. Валунов, А.С. Вабыкин, В.Н. Танчук, и др. // Теплофизика высоких температур. 2004. Т. 42. № 2. С. 279-286.

9. Экспериментальное исследование геплогидравлических характеристик двухканальнои полповысотной модели вакуумной камеры ИТЭР / Б.Ф. Валунов, Р.А. Рыбин, В.Н. Тапчук и др. // Отчёт ОАО НПО ЦКТИ по договору №325-01/10 от 21 июня 2001г.

10. Петухов. B.C. Теплообмен в ядерных энергетических установках / B.C. Петухов, Л.Г. Гении, С.А. Ковалёв. -М.: Энергоатомиздат, 1986, 470 с.

11. Турбулен тное течение и теплообмен в трубах при существенно влиянии термогравитацип / B.C. Петухов, А.Ф. Поляков // В кн. Труды международного семинара по турбулентной свободной конвекции (Дубровник: СФРЮ). 1976. 701 с.

12. Идельчик, НЕ. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. -М.: Машиностроение, 1975.

13. Гидравлический расчет котельных агрегатов (нормативный метод) под редакцией В.А. Локшипа, Д.Ф. Петерсона, АЛ. Шварца. -М.: Энергия, 1978. -255 с.

14. РД 24.035.05-89: Тепловой и гидравлический расчет теплообменного оборудования АЭС. НПО ЦКТИ. -Л.: 1991.

15. Митенков, Ф. М. Механизмы неустойчивых процессов в тепловой и ядерной энергетике / Ф. М. Митенков, Б. И. Моторов. -М.: Атомиздат, 1981. 88 с.

16. Комплекс замыкающих соотношений, описывающих интенсивность охлаждения днища реактора в залитой водой шахте / Валунов Б.Ф., Бабыкин

17. A.С., Жпвпцкая Т.С. // В кн. Сб. трудов отраслевой конференции, «Теплофпзика-2001: Теплогидравлические коды для энергетических реакторов». -Обнинск: ФЭИ, 2001. 118 с.

18. Преображенский, В. П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978. - 706 с.

19. Судаков, А.В. Пульсации температур и долговечность элементов энергооборудования / А.В. Судаков, А.С. Трофимов. -JL: Энергоатоиздат, 1989.

20. Скрипов, В. П. Метастабильная жидкость. М.: Наука, 1972. - 312 с.

21. Фисепко, В. В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат, 1978. -160 с.

22. Взаимодействие паровой и жидкой фаз в корпусе ядерного реактора при продувке / Муди Ф. Дж. // Энергетические машины и установки. 1969. № 1. С. 79-91.

23. Критические течения теплоносителя при разгерметизации контура АЭС с канальными реакторами: расчет расходов и устройств для их ограничения: Руководящий технический материал, № 12970, ОАЭС-336 / JI. К. Тихопенко,

24. B. Д. Келлер. Э, К. Карасев и др. ВТИ; ЭНИС; пр. п/я А-7291. Москва.: 1985. - 108 с.

25. Реактивные усилия и расходы при критическом истечении вскипающей воды из разуплотненного трубопровода / А.С. Бабыкин, Б.Ф. Балунов, В.Ф. Репин и др. // Энергомашиностроение. 1982. № 6. С. 5-7.

26. Начальная стадия снижения давления горячей воды при внезапном сбросе высокого давления / Дж. Линхард, М. Аламгир, М. Трела // Теплопередача. 1978. №3. С. 98-106.

27. Экспериментальное исследование процессов, происходящих в корпусе ППУ установок типа АБВ-1,5 /' Р.А. Рыбин. В.И. Тишенинова, И.А. Дукина и др. //Труды ЦКТИ №153. -Л.: 1977. С.100-107.

28. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена. -М.: Атомиздат, 1979.

29. Паросодержапне двухфазного адиабатного потока в вертикальных каналах / Д.А. Лабупцов, И.П. Корнюхин, Э.А. Захарова // Теплоэнергетика. 1968. №4. С. 62-67.

30. Истинное объемное паросодержание в вертикальных трубах в условиях барбогажа /' С.Б. Алексеев, С.В. Светлов, В.Г. Сидоров и др. // Теплофизика высоких температур. 1999. Т. 37. Вып. 4. С. 620-626.

31. Особенности использования модели дрейфа фаз в расчетных динамических реакторных программах / В.Б. Хабенский, Ю.А. Мигров, О.В. Токарь // ИФЖ. 1994. Т. 67. № 3-4. С. 209-218.

32. Экспериментальное исследование межкассетной устойчивости естественной циркуляции на модели реактора АСТ-500. (Отчет), 106903/010312, НПО ЦКТИ, Валунов Б.Ф., Бабыкин А.С., Живицкая Т.С. и др. Л., 1985.-123 с.

33. Хампд, С.Н. Теплогидравлические характеристики двухфазных потоков в контурах естественной циркуляции при низких приведённых давлениях: автореферат дис. канд. тех. паук: защищена (МЭИ). -М., 2003.

34. К. Mishima, М. Ishii // Int. J. Heat Mass Transfer. 1984. V. 27. № 5. P. 723-737.

35. Heal iransfer in bubble lazars at high pressures / A.A. Avdeev, B.F. Balunov, V.l. Kiselev // Exp. Therm. Fluid Sci. 1992. V. 29. №5. P. 482-489.

36. Теплопередача при подъемном движении пароводяной смеси вдоль охлаждаемой поверхности / А.С. Бабыкин, Б.Ф. Валунов и др. // Атомная энергия. 1994. Т. 76. № 5. С. 389-395.

37. Stability of Dry Patches Forming in Liquing Film Flowing Over Heated Surfaces / N. Zuber, F.W. Staub // Int. J of Heat Mass Transfer. 1966. P. 897-905.

38. Void Fraction in Vertical Tubes and Rod Bundles at Vapor Bubbling / Y.N. Ilyukhin, S.V. Svetlov, S.B. Alexeev etc. // ICONE5-2436 (May, 1997, Nice, France).

39. Drift ilux model for large diameter pipe and new correlation for pool void fraction / Kataoka, M. Ishii // Int. J. Heat Mass Transfer. 1987. V. 30. № 9. P. 1927-1938.

40. Void /Taction Technology for Design and Analysis / B. Chexal, B. Medio, J. Maulbelsch, etc. // REPORT EPRI TR- 106326 (March, 1997, USA).

41. Удельные движущие напоры в трубах со свободным уровнем при давлениях от 17 до 180 ата / А.И. Филимонов, М.М. Пржиялковский, Э.П. Дик и др. // Теплоэнергетика. 1957. № 10. С. 22-26.

42. Исследования полезных напоров циркуляции при высоких давлениях водяного пара / Холодовский Г.Е. // Доклады АН СССР. Новая серия № 1. 1950.

43. Экспериментальные данные по гидродинамике двухфазного слоя / М.А. Стырикович, А.В. Сурнов, Я.Г. Винокур // Теплоэнергетика. 1961. № 9. С. 56-60.

44. Экспериментальные исследования полезных напоров в трубах при нулевых и малых скоростях воды. / С.И. Мочан, М.М. Пржиялковский, JT.JT. Бачило и др. // Вопросы теплообмена и гидравлики двухфазных сред. Госэнергоиздат, 1961. С. 253-270.

45. Маргулова, Т.Х. Методы получения чистого пара. —М: Госэнергоиздат, 1956.54The velocity of rising steam in a bubbling two-phase mixture. / J.F. Wilson, R.G. Grenda, J.F. Patterson // Transactions of the ANS. 1961.V. 4. № 2.

46. Использование у-лучей для определения объемного напорного паросодержания п истинного уровня в аппарате / J1.C. Стерман, А.В. Сурнов // Теплоэнергетика. 1955. №. 8. С. 39-43.

47. W. Shurig // VDI-Forschungsheft. 1934. 365 P.

48. J.F. Marcha-erre, M. Petrick. // Nuclear Science and Engineering. V. 7. № 6. 1960.

49. Исследование полезных напоров в котельных трубах / О.М. Балдина, Д.Ф. Петерсои // Вопросы теплоотдачи и гидравлики двухфазных сред. Госэнергоиздат, 1961. С. 195-253.

50. Петерсон Д.Ф. // Советское котлотурбостроение. 1936. № 4.

51. Исследование циркуляции при высоком давлении / З.М. Бродерзон, О.М. Балдипа, А.Р. Сории // Советское котлотурбостроение. ГЭИ. 1941. № 1,2. С. 2-5.

52. Истинное паросодержание пароводяных течений в вертикальных необогреваемых трубах / Н.И. Семенов, А.А. Точигин // ИФЖ. 961. Т. IV. № 7. С. 30-35.

53. Определение истинного паросодержания при барботаже на участке стабилизации / Г.Г. Барюломей, М.С. Алхутов // Теплоэнергетика. 1967. № 12. С. 80-81.

54. Истинное обьемное паросодержание при давлении 0,4-1,2 МПа / А.С. Бабыкпп. Б.Ф. Валунов, Ю.А. Ершов и др. // Теплоэнергетика. 1997. № 3.1. C. 27-31.

55. Рекомендации по расчёту контуров естественной циркуляции низкого давления и тепловых труб: Дополнение к нормативному методу гидравлического расчёта котельных агрегатов // Отчёт АООТ НПО ЦКТИ // Валунов Б.Ф. Сиб.: 1998. - 64 с.

56. Two Component Two-Phase Flow Parameters for Low Circulation Rates / Smissaerl G.E. // ANL-6755. July 1963.

57. Steam Water Void Fraction for Vertical Upflow in a 73.9 mm Pipe / Beattie

58. D.R.H., Sugawara S. // Int. J. Multiphase Flow. 1986. V. 12. № 4. P. 641-653.

59. Two-Phase Flow Measurements with Advanced Instrumental Spool Praises and Local Conductivity Prods / Tumage K.G., Davis C.E. // Union Carbide Corporation Nuclear Division. July, 1979.

60. Prediction of Void Fraction in Low Velocity Vertical Bubbling Flow / P.C. Hall, K.H. Ardron // European Two Phase Flow Group Meeting (1978, Stockholm, Sweden).

61. Two Component Two-Phase Flow Parameters for Low Circulation Rates / G.E. Smissaerl // ANL-6755. July, 1963.

62. Two-Phase Flow Regimes and Carry-over in a Large Diameter Model of a PWR Hot Leg / A. Hashemi // EPRI Report NP-4530. April, 1986.

63. Begges, H.D. An Experimental Study of Two-Phase Flow in Inclined Pipes: Ph. D. Thesis (Department of Petroleum Eng., University of Tulsa). 1972.

64. Гидродинамика барботажа / А.А. Авдеев // Теплоэнергетика. 1983. №11. С. 42-46.

65. Кутепов, A.M. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании / A.M. Кутепов, Л.С. Стсрмап, П.Г. Стюшпн. -М.: Высшая школа, 1977.

66. Свеиюв, С. В. Гидродинамические характеристики тепловыделяющих сборок водоохлаждаемого ядерного реактора при низких скоростях циркуля и ни теп поносителя: автореферат дис. канд. тех. наук: защищена (АООТ НПО ЦКГИ). СПб., 1998. -26 с.

67. Экспериментальное исследование процессов внутризонной циркуляции на стенде ИСТ (ЕЦ) при отсутствии общеконтурной циркуляции теплоносителя: Л и нотационная справка 106612 // НПО ЦКТИ // Ю.Н. Илюхин, С.В. Светлов. 1996.

68. Кутыпг. В.В. Теплогидравлические процессы при пассивном отводе остаточного тепла ВВЭР640 в авариях с потерей теплоносителя: автореферат дне. канд. тех. т-ук: защищена (СПбГПУ). -СПб., 2003. 26 с.

69. Нульсационпые характеристики контура естественной циркуляции крупномасштабной модели слабокипящего реактора / А.С. Бабыкин, Б.Ф. Балунов, Т.С. Живицкая и др. // Атомная энергия. 1985. Т. 58, Вып. 4, С. 237-241.

70. Пульсациопные характеристики двухкассетной модели водяного кипящего реактора / А.С. Бабыкин, Б.Ф. Балунов, В.В. Вахрушев и др. // Атомная энергия. 1990. Г. 69. Вып. 2, С. 87-92.

71. О гидравлической устойчивости естественной циркуляции в ЯЭУ с подкипанием теплоносителя / Ф.М. Митенков, Л.Н. Кутьин, Б.И. Моторов и др. // Атомная шергия. 1982. Т. 52. Вып. 4. С. 227-230.

72. Исследование устойчивости циркуляции теплоносителя в модели реактора АСТ-500 / В.П. 'Завальский, Л.Л. Кобзарь, П.А. Лсппик и др. // Атомная знергиу. 1983. Т. 55. Вып. 4. С. 205-208.

73. Способ эксплуатации слабокипящего ядерного реактора с естественной циркуляцией /' U.C. Алферов, Б.Ф. Балунов, B.C. Кууль и др. // Авторское свидетельство № 1349559. 1987.