Определение размеров активной зоны реактора и скорости теплоносителя. Температура теплоносителя на выходе из реактора

tвых = 314 ° C

Принимаем из расчёта парогенератора

Температура теплоносителя на входе в реактор

tвх = 283 ° C

Принимаем из расчёта парогенератора

Перепад температур теплоносителя между входом и выходом

Δtт =tвых - tвх = 314 – 283 = 31 ° С

Температура воды на линии насыщения

Запас до температуры кипения δt = 30 ° C

ts =tвых + δt = 314 + 30 = 344 ° C

Давление в реакторе

P = 15.2 МПа

Расход воды (теплоносителя) на один реактор

средняя температура воды в реакторе tср = = 298.5 ° C

средняя теплоёмкость воды Cp = 5.433 кДж/кг

Gт = =9885.05 кг/с

Принимаем из расчёта парогенератора.

Объём активной зоны реактора.

Средняя плотность тепловыделения АЗ реактора qv = 100 МВт/м3

VАЗ = = 16.648 м3

Диаметр активной зоны реактора

Параметр m* = = 1

DАЗ = = 2.767 м

Число кассет в активной зоне

Площадь поперечного сечения ячейки: Sяч = 0.866·a2 = 5.072·10-2 м2

= 178.2 шт.

т.к. дробное, то округляем его до ближайшего большего целого числа

Nкас = 179 шт. с последующим уточнением величин:

DАЗ= = 3.4 м

m = = 0.993

Высота активной зоны реактора

HАЗ = m·DАЗ = 0.993·3.4 = 3.376 м

Тепловыделение в ТВЭЛах

Доля теплоты выделяемая в ТВЭЛах κ1 = 0.95

Qт = κ1·N = 0.95·3064 = 2910.8 МВт

Суммарная поверхность ТВЭЛ

F = 2·π·rq·HАЗ·nТВЭЛ·Nкас = 2·π·4.55·10-3·3.376·331·179 = 5719 м2

Расход теплоносителя через одну кассету

Gтк = = 90.22 кг/с

Скорость теплоносителя в активной зоне реактора

сечение для прохода теплоносителя около одного ТВЭЛа SвТВЭЛ = 0.866·(a¢ ¢ )2-

-π·rq2 = 0.866·(12.75·10-3)2 – π·(4.55·10-3)2 = 7.574·10-5 м2

сечение для прохода теплоносителя в кассете Sвкас = SвТВЭЛ·nТВЭЛ = 7.574·10-5·331 = 2.507·10-2 м2

плотность воды при средней температуре и давлении в реакторе ρв = 713.2 кг/м3

Wт = = 5.046 м/с

Определение коэффициента запаса по критической тепловой нагрузке.

Коэффициенты неравномерности тепловыделения

Эффективная добавка отражателя δ0 = 0.1 м

Эффективная высота активной зоны Hэф = HАЗ + 2·δ0 = 3.376 + 2·0.1 = 3.576 м

по оси реактора: Kz = = 1.489

по радиусу активной зоны: Kr = = 2.078

Коэффициент неравномерности тепловыделения в объёме АЗ

Kv = Kz·Kr = 1.489·2.078 = 3.094

Максимальная величина тепловой нагрузки на единицу поверхности ТВЭЛа

Максимальная температура наружной поверхности оболочки ТВЭЛа

t = 351.7 ° C

Температурный перепад в цилиндрической оболочке ТВЭЛа

Коэффициент теплопроводности материала оболочки λоб = 24.1 Вт/(м·К)

Δθоб0 = = 43.55 ° С

Температурный перепад в зазоре ТВЭЛа

Коэффициент теплопроводности газа в зазоре λз = 30 Вт/(м·К)

Δθз0 = = 18.52 ° С

Температурный перепад в цилиндрическом сердечнике

Коэффициент теплопроводности в цилиндрическом сердечнике λс = 2.7 Вт/(м·К)

Δθс0 = = 1261 ° С

Перепад температур между теплоносителем и топливным сердечником

Δθс =Δθа0 + Δθоб0 + Δθз0 + Δθс0 = 42.46 + 43.55 + 18.52 + 1261= 1366 ° С

Максимальная температура топливного сердечника

t = 1674 ° C