Конструктивное оформление парогенератора
Таблица 1.5
| № | Наименование величины | Обозначение | Размерность | Расчётная формула | Числовое значение |
| Допускаемое напряжение для выбранного материала корпуса |  | МПа | справ. данное, [11] | ||
| Внутренний диаметр патрубка входа питательной воды в ПГ |   | м |  | ||
| Номинальная толщина стенки патрубка входа ПВ в ПГ |  | м |  | ||
| Наружный диаметр патрубка входа питательной воды в ПГ |  | м | +2 | ||
| Внутренний диаметр патрубка входа перегретого пара из ПГ |  | м |  | ||
| Номинальная толщина стенки патрубка выхода перегретого пара из ПГ |  | м |  | ||
| Наружный диаметр патрубка выхода перегретого пара из ПГ |  | м | +2 | ||
| Внутренний диаметр патрубка входа ТН в ПГ |  | м |  |
| Продолжение таблицы 1.5 |
| Номинальная толщина стенки патрубка входа ТН в ПГ |  | м |  | ||
| Наружный диаметр патрубка входа ТН в ПГ |  | м | +2 | ||
| Внутренний диаметр патрубка выхода ТН из ПГ |  | м |  | ||
| Номинальная толщина стенки патрубка выхода ТН из ПГ |  | м |  | ||
| Наружный диаметр патрубка выхода ТН из ПГ |  | м | +2 | ||
| Номинальная толщина стенки корпуса ПГ |  | м |  | ||
| Наружный диаметр ПГ |  | м | DПГ+2 | ||
| Номинальная толщина стенки выпуклого днища ПГ |  | м |  | ||
| Коэффициент, зависящий от конструкции днища | К | - | справ. данное, [11] | ||
| Коэффициент, зависящий от размера отверстия в крышке | К0 | - | справ. данное, [11] | ||
| Номинальная толщина крышки ПГ |  | м |  |
Гидродинамический расчёт парогенератора
Таблица 1.6
| № | Наименование величины | Обозначение | Размерность | Расчётная формула | Числовое значение |
| Средняя скорость движения ТН |  | м/с |  | ||
| Средняя кинематическая вязкость ТН |  | м2/с |  | ||
| Средняя температура ТН |  | ˚С |  | ||
| Среднее число Re |  | - |  | ||
| Число рядов трубок по ходу тока | m | - |  | ||
| Коэффициент сопротивления движению ТН |  | - |  | ||
| Средняя плотность ТН |  | кг/м3 | f( ) – справ. данное, [8] | ||
| Гидравлическое сопротивление движению ТН |  | МПа |  |
| Продолжение таблицы 1.6 |
| Гидравлическое сопротивление по тракту ТН: |  | МПа |  | ||
| 9.1 | -на выходе |  | МПа |  | |
| 9.2 | -на входе |  | МПа |  | |
| 9.3 | -змеевика |  | МПа |  | |
| Коэффициент сопротивления движению ТН | | - |  | ||
| Средняя плотность теплоносителя |  | кг/м3 |  | ||
 | - | 1 – резкое расширение 0,5 – резкое сужение |
Тепловой и габаритный расчёт АКТИВНОЙ ЗОНЫ реактора
Общие положения.
2.1.1. Конструкция АЗ.
Активная зона является основной частью ядерного реактора. В ней расположено ядерное топливо. В нём выделяется тепло, последнее отводится теплоносителю, который циркулирует через АЗ. В современных СЯЭУ наиболее распространены водо-водяные ядерные реакторы с водой под давлением (ВВРД).
АЗ имеет цилиндрическую форму и размещена в так называемой корзине АЗ. Корзина – это цилиндр, торцовые стенки которого представляют собой плиты с отверстиями. ТВС помещаются в эти отверстия корзины.
Основной частью ТВС являются тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы). В реакторах типа ВВРД используются стержневые ТВЭЛы. Это цилиндрические топливные стержни, помещённые в герметичные оболочки. Наиболее распространённым топливом ВВРД является керамика UO2, имеющая температуру плавления 2880˚С. Топливный стержень часто собирается из таблеток диаметром dтопл =6-10мм.между оболочкой и топливными таблетками предусматривается зазор δзаз=0,05-0,1 мм. Он заполняется гелием, поэтому его называют “гелиевым” зазором. Оболочка ТВЭЛов изготавливается из нержавеющей стали аустенитного класса или циркония и имеет толщину 0,6-0,8 мм. Возможно изготовление топливных стержней из уплотнённого порошка оксидного топлива. В этом случае зазор между оболочкой и топливом отсутствует.
Кроме керамического топлива в реакторах используется дисперсионное топливо. Это топливная композиция, представляющая собой частицы размером 20-500 мкм, равномерно распределённые в металлической матрице из неделящегося материала, например, нержавеющей стали. Такая композиция может быть использована в энергетических реакторах до температур 900˚С. В дисперсионных ТВЭЛах зазор между топливом и оболочкой отсутствует
Зазоры между соседними стержнями назначают с учётом целого ряда факторов. Если относительный шаг 
, то такие пучки считаются тесными. Фиксирование ТВЭЛов в решётке производится с помощью дистанцирующих устройств.
между соседними ТВС всегда предусмотрен зазор до 10-15 мм.
2.1.2. особенности тепловых и температурных полей в АЗ.
Важной характеристикой зоны является средняя удельная теплонапряжённость qv. Для ВВРД qv=70-110 МВт/м3. тепло в зоне выделяется при реакции деления ядер топлива, которая происходит при поглощении ими свободных нейтронов. Эти нейтроны появляются при реакции деления, что делает реакцию самоподдерживающейся (цепной). Понятно, что число актов деления, а следовательно, и тепловая мощность, определяется полностью концентрацией нейтронов в рассматриваемом объёме, т.е. величиной так называемого нейтронного потока Ф.
В свою очередь, величина Ф в любой точке зоны зависит от интенсивности каждого из одновременно действующих трёх факторов:
- генерирование нейтронов;
- их поглощение;
- утечка из рассматриваемого объёма.
Утечка происходит с поверхности зоны, т.е. концентрация нейтронов на её периферии будет меньше, что приведёт к уменьшению интенсивности генерирования и поглощения нейтронов в этих областях. В итоге имеем неравномерное распределение удельного тепловыделения в объёме. Количественно неравномерность можно охарактеризовать радиальным и осевым коэффициентами неравномерности: kr =qmax/q(r) и kz =qmax/q(z).
Наибольшее тепловыделение будет иметь место в точке, наиболее удалённой от внешних границ, т.е. на полувысоте оси цилиндра, наименьшее – на наружных поверхностях. Если окружить зону слоем замедлителя (отражателем), то можно часть нейтронов, покинувших зону, вернуть в неё и благодаря этому уменьшить потребный объём зоны неравномерность в распределении нейтронного и теплового потоков. Модель зоны без отражателя удобна тем, что условия на внешних её границах всегда одинаковы (нейтроны обратно не возвращаются). Благодаря этому распределение нейтронного и теплового потоков в объёме зоны описываются аналитически.
Все активные зоны реальных реакторов имеют отражатель, благодаря чему их размеры меньше, а распределение температур и тепловых потоков становится более сложным.
В приближённых оценках и учебных расчётах используется следующий удобный приём. Рассматривается не зона с отражением, а зона, какой она была бы без отражателя. В этом случае размеры зоны стали бы больше реальных на величину δэф, но характер распределения температур и потоков останется таким же, как в реакторе без отражателя. Именно этот приём используется в данной курсовой работе.
Наиболее напряжённой является центральная ТВС. Если условия в ней приемлемы, то и во всех других – тоже. Поэтому обычно анализируется то, что происходит в осевом канале.
Реактор является подогревателем однофазного жидкого ТН. Но для интенсификации теплообмена внутри зоны в области наибольших удельных тепловых потоков во многих реакторах созданы условия для возникновения поверхностного кипения. Энтальпия ТН вдоль канала только возрастает. Когда она достигает определённой величины iпк, начинается кипение на поверхности ТВЭЛа. Оно продолжается на некоторой части канала пока iпк< iт, и прекращается в точке, за которой энтальпия ТН из-за малых тепловых потоков уже не достигает iпк. Величина iт рассчитывается аналитически.
Для ядерного реактора важным является вопрос о том, насколько максимальная тепловая нагрузка меньше критической, т.е. о запасе по кризису теплообмена. Действительно, в реакторе, как и в электрическом подогревателе, интенсивность тепловыделения не зависит от условий теплоотвода от поверхности ТВЭЛов. При достижении критической тепловой нагрузки, как при наличии, так и в отсутствии кипения, ТВЭЛ покроется паровой плёнкой, теплоотдача от него резко уменьшится. Поскольку тепловыделение продолжается, то температура топлива на сотни градусов возрастёт, произойдёт перегрев и разрушение ТВЭЛа.
Переход к плёночному кипению в отсутствии поверхностного кипения происходит непосредственно от режима течения однофазного ТН. При наличии поверхностного кипения паровая плёнка оттесняет от стенки ТВЭЛа слой кипящего ТН в некипящее ядро потока. Это происходит при другой тепловой нагрузке.
2.1.3. содержание тепловых расчётов.
Тепловые расчёты АЗ выполняются как проверка теплотехнической надёжности зоны.именно поэтому расчёты заключаются в следующем:
- определение максимальной температуры оболочки ТВЭЛов и сравнение её с допустимой;
- определение максимальной температуры топлива и сравнение её с допустимой;
- определение минимального запаса по критической тепловой нагрузке и сравнение его с допустимым.
2.1.4. Расчётная модель.
Принимается упрощённая модель со следующими основными характеристиками:
- зона имеет отражатель, δэф=80 мм;
-распределение удельного теплового потока по высоте зоны косинусоидальное, по радиусу зоны оно описывается функцией Бесселя;
- наличие отражателя учитывается величинами kr и kz;
- отношение высоты к диаметру равно 1;
- решётка ТВЭЛов раздвинутая (не тесная) и взаимное влияние их отсутствует;
- при определении максимального удельного тепловыделения учитываются только коэффициенты неравномерности распределения удельного тепловыделения по зоне в целом, т.е. kr и kz;
- зазор между топливным стержнем и оболочкой ТВЭЛов отсутствует;
- ТВЭЛы образуют абсолютно правильную решётку;
- падение давления по высоте зоны не учитывается.
Рис.2.2.1 Основные размеры активной зоны