ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В НИЖНЕМ СОБИРАЮЩЕМ КОЛЛЕКТОРЕ ВТГР

Аннотация

Актуальность. Разработка атомной энерготехнологической станции (АЭТС) с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (ВТГР) – одно из приоритетных направлений развития водородной энергетики в Российской Федерации. Впервые проведены экспериментальные исследования неизотермического перемешивания потоков теплоносителя, выходящих из призматических тепловыделяющих сборок (ТВС) активной зоны ВТГР для АЭТС. Цель работы – экспериментальное исследование температурной неоднородности потока теплоносителя в характерных сечениях нижнего собирающего коллектора (НСК), в горячем газоходе ВТГР для АЭТС и дальнейшее определение степени перемешивания потоков. Материалы и методы. Эксперименты проведены на модели НСК ВТГР с фрагментом-имитатором горячего газохода, расположенной на экспериментальном стенде (разомкнутом контуре с атмосферным воздухом в качестве рабочей среды). В статье представлено описание аэродинамического стенда ФТ-А1 (разработка НГТУ им. Р. Е. Алексеева). Масштаб модели (1 : 2,5) и режимные параметры стенда выбраны на основе анализа критериев подобия, определяющих процесс неизотермического перемешивания потоков теплоносителя. Результаты. Экспериментальные данные позволили исследовать распределение поля безразмерной температуры в характерных сечениях модели, а также определить степень перемешивания – интегральную характеристику исследуемого процесса. Экспериментально показано, что полного перемешивания потоков теплоносителя на входе в газоход и при движении по нему не происходит. Максимальное значение перемешивания в экспериментальной модели составило 88,4%, что при масштабировании процесса для натурных условий работы ВТГР прогнозирует температурную неоднородность гелия в газоходе: ±(6–8) °C. Заключение. В проекте реакторной установки ВТГР для АЭТС экспериментально установлена максимально допустимая температурная неоднородность потока теплоносителя, не более ±15 °С на выходе из горячего газохода. Полученные данные при масштабировании для натур-ных условий подтверждают соответствие исследованной конструкции НСК этому условию.