1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 3, 2024

Теплоэнергетика, 2024, № 3, стр. 5-17

Валидация численной модели рекомбинатора водорода рвк-500

С. Г. Калякин a, А. В. Кощеев a, *, М. К. Седов a, С. Л. Соловьев a, Е. В. Безгодов b, В. В. Стаханов b, В. А. Симоненко b

a АО ВНИИАЭС
109507 Москва, Ферганская ул., д. 25, Россия

b ФГУП “РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина”
456770 Челябинская обл., г. Снежинск, ул. Васильева, д. 13, а/я 245, Россия

* E-mail: avkoscheev@vniiaes.ru

Поступила в редакцию 07.09.2023
После доработки 06.10.2023
Принята к публикации 01.11.2023

Аннотация

При возникновении тяжелых аварий на АЭС с легководным теплоносителем возможен выход большого количества водорода в результате пароциркониевой реакции. В целях исключения взрывных последствий, в помещениях защитной оболочки (ЗО) устанавливают пассивные каталитические рекомбинаторы водорода (ПКРВ), предназначенные для его беспламенного удаления. Для обоснования водородной взрывобезопасности АЭС средствами компьютерного моделирования выполняются расчеты состояния парогазовой атмосферы внутри ЗО с учетом наличия ПКРВ. Для валидации расчетных моделей рекомбинаторов необходимы экспериментальные данные. В статье представлены результаты сравнения опытных и расчетных данных по характеристикам рекомбинатора водорода РВК-500. Дается краткое описание экспериментального стенда БМ-П, на котором впервые в России удалось исследовать работу промышленного рекомбинатора в нештатных режимах работы (режимы старта и режимы с натеканием потока). Для моделирования нештатных режимов работы рекомбинатора используется CFD-модель, описывающая течение внутри рекомбинатора в упрощенной постановке (на основе объемных источников энергии и концентрации компонентов парогазовой среды). Представлено описание CFD-модели, используемой для решения задачи моделирования работы стенда БМ-П с установленным (внутри измерительной камеры) рекомбинатором РВК-500. Для экспериментального режима с натеканием потока проведено детальное сравнение с результатами расчетов, выполненных для точек размещения датчиков (температуры и концентрации компонентов парогазовой среды). Совокупно для семи экспериментальных режимов, включая режим штатной работы рекомбинатора в условиях “покоящейся” среды, сопоставлены расчетные и экспериментальные данные по производительности рекомбинатора.

Ключевые слова: рекомбинатор водорода, валидация CFD-модели, водородная взрывобезопасность, моделирование аварий, эксперимент, АЭС

Список литературы

  1. Инженерная модель пассивного каталитического рекомбинатора водорода / С.Л. Соловьев, С.Г. Калякин, А.В. Кощеев, А.В. Шишов, В.И. Шандра, М.А. Стародубцев, М.К. Седов // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. № 3. С. 135–142.

  2. CFD-моделирование работы ПКРВ РВК-500 в условиях восходящего потока парогазовой смеси / А.В. Кощеев, М.К. Седов, М.А. Стародубцев, А.В. Шишов, А.А. Щукин // Тр. XVIII Междунар. конф. “Супервычисления и математическое моделирование”. Саров, 23–26 мая 2022 г. https://doi.org/10.53403/9785951505279_2023_208_222

  3. Трехмерное моделирование перемешивания среды в защитной оболочке АЭС в ходе развития тяжелых аварий / А.А. Игнатьев, Е.Э. Авдеев, Р.Б. Поваренский, В.О. Капица, В.О. Кухтевич, С.Е. Семашко // Атомная энергия. 2022. Т. 133. Вып. 3. С. 151–156.

  4. Cremer I., Tap R., Hupp M. Updated modelling and simulation of hydrogen recombination in full-scale containment analyses // The 19th Intern. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-19). Brussels, Belgium, 6–11 March 2022. Log No. 35508.

  5. Гармонизация подходов к оценке эффективности и пределов безопасного функционирования пассивных каталитических рекомбинаторов: системная модель / И.А. Кириллов, Н.Л. Харитонова, В.А. Симоненко, Е.В. Безгодов // Атомная энергия. 2021. Т. 131. Вып. 4. С. 183–191.

  6. Расчеты горения водород-кислородной смеси под куполом ядерного реактора при тяжелой запроектной аварии / И.В. Глазырин, А.В. Карпеев, В.А. Константинов, О.Г. Котова, Н.А. Михайлов, А.А. Надольский, А.В. Павленко, В.А. Симоненко, А.Н. Слесарева, А.В. Хмелев, О.В. Шульц // Материалы IV науч. семинара “Моделирование технологии ядерного топливного цикла”. Снежинск, 26–30 января 2015 г. Изд-во РФЯЦ–ВНИИТФ, 2015.

  7. Halouane Y., Dehbi A. CFD prediction of hydrogen passive autocatalytic recombiner performance under counter-current flow conditions // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. Is. 16. P. 10247–10256. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.01.189

  8. Test procedure for hydrogen recombiners / E.V. Bezgodov, V.A. Simonenko,V.M. Kryukov, D.V. Frolov, A.V. Ushkov, I.A. Kirillov, N.L. Kharitonova, S.G. Kalyakin // Available at SSRN. 2023. https://doi.org/10.2139/ssrn.4632566

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал