Стенд ТКР (Топливный Канал-Разрыв) предназначен для изучения реакции системы топливных каналов РБМК в графитовой кладке на аварийный разрыв одного из топливных каналов (ТК) в условиях, максимально приближенных к натурным. Стенд ТКР является ключевым в комплексе разномасштабных стендов для моделирования процессов, сопровождающих разрыв топливного канала активной зоны реактора канального типа.
Стенд состоит из модуля реакторной кладки, системы разогрева трубопроводов, графитовой кладки и топливных каналов, водо-приготовительного устройства (ВПУ) для питания центрального канала модуля реакторной кладки необходимыми расходами пароводяной смеси при воспроизведении разрыва топливного канала. В состав стенда также входят: монтажная площадка для сборки узлов перед установкой в модуль реакторной кладки и хранения оснастки, приспособлений и крупногабаритных узлов, узел подготовки топливных каналов, предназначенный для осмотра топливных каналов и установки датчиков, узел развески для хранения топливных каналов.
Модуль реакторной кладки - рабочий участок стенда ТКР, содержащий натурный фрагмент графитовой кладки с трубами топливных каналов РБМК-1000 от нижней плиты верхней металлоконструкции до верхней плиты нижней металлоконструкции размером 5х5 ячеек (25 технологических каналов), которые окружены одним рядом колонн с каналами охлаждения отражателя. Фрагмент графитовой кладки содержит штатные трубы топливных каналов, штатные графитовые блоки и кольца твердого контакта. Центральный канал модуля реакторной кладки является моделью аварийного топливного канала. В зависимости от предполагаемого характера разрыва центрального канала при проведении эксперимента может быть установлен либо штатный бездефектный канал, либо канал с предварительно нанесённым дефектом.
Периферийные 24 канала моделируют неаварийные топливные каналы. По периферийным каналам осуществляется движение теплоносителя на этапе разогрева модуля реакторной кладки. Во время проведения эксперимента в периферийных каналах поддерживаются условия (температура и давление теплоносителя), соответствующие эксплуатационным условиям для топливных каналов в реакторе РБМК-1000. Максимальное давление в топливных каналах стенда может достигать 10 МПа.
Стенд оснащен современной системой АСНИ. Все измерения, осуществляемые на стенде, разделены на две категории: технологические (эксплуатационные) и исследовательские. Технологические измерения обеспечивают заданный режим работы стенда, контроль и регулирование параметров рабочей среды и безопасность работы оборудования. Это измерения давления, температуры, расходов и уровня теплоносителя, силы тока, напряжения и электрической мощности нагревательных элементов. Всего более 100 каналов с частотой опроса 20 Гц.
Исследовательские измерения позволяют регистрировать теплогидравлические и термомеханические параметры процессов, протекающих в кладке стенда ТКР при проведении эксперимента. Это измерения давления, температуры, расходов теплоносителя, температуры поверхности графитовых блоков и различных элементов рабочего участка стенда, измерения деформации ТК и прогибов колонн графитовых блоков. Всего более 200 каналов с частотой опроса до 190 Гц.
Назначение стенда ТКР и направления экспериментальных исследований
- Оценка возможности множественного разрыва топливных каналов в аварийных ситуациях применительно к конструкции действующих реакторов РБМК.
- Определение напряжений и деформаций в трубах, смещений элементов графитовой кладки, распределений давления и состава газовой смеси при ее распространении по зазорам кладки, полей температур кладки.
Теплоноситель - вода-пар
Масштаб по нивелирным отметкам - 1:1
Количество технологических каналов - 25
Количество графитовых колонн - 45
Максимальное рабочее давление в ТК - 10 МПа
Максимальная температура теплоносителя - 300 °С
Расход теплоносителя в режиме разогрева - до 8 кг/с
Максимальный расход теплоносителя в разрыв - 150 кг/с
ТКР-Ф3
Стенд разработан для получение экспериментальных данных, используемых для верификации расчетных кодов, предназначенных для анализа проектных и запроектных авариях с потерей теплоносителя в условиях формоизменения графитовой кладки.
Стенд позволяет экспериментально определить:
- Условия появления свищей в перегретом ТК при низких давлениях газа в трубе ТК.
- Изменение проходного сечения ТК при раздутии оболочек твэлов при разогреве.
- Удлинение каркаса ТВС вплоть до обрыва под собственным весом при разогреве.
- Исследование теплообмена в графитовой кладке при осушении и разогреве группы ТК.
- Изменение термосопротивления графитовых колец при растрескивании кладки.
Стенд состоит из пяти сменных рабочих участков, показанных на рис 1-5 и имеющих свои системы измерений и общую систему сбора научной информации и автоматизированную систему нагрева.
крепление стержня (б) и вид груза после обрыва (в)
и с изоляцией (в) до начала эксперимента
ТКР-Ф
Стенд ТКР-Ф является фрагментарной установкой, предназначенной для проведения экспериментальных исследований разрывов топливных каналов РБМК. Рабочий участок стенда представляет собой модель циркониевой части канала в графитовой колонне с линейным масштабом по высоте 1:2. В ходе экспериментов на стенде воспроизводится сценарий аварийного перегрева и разрыва топливного канала с целью определения их условий, характера и последствий.
Назначение стенда ТКР-Ф и направления экспериментальных исследований
- Определение условий термомеханического разрыва канальной трубы с начальным дефектом и без него в различных вариантах стеснения деформаций и дополнительных механических воздействий.
- Определение параметров деформирования и разрушения графитовой кладки для различных схем разрушения канала.
- Отработка методики подготовки и осуществления аварийного разрыва центрального канала крупномасштабного стенда ТКР с заданными параметрами разрыва.
Теплоноситель - вода - пар
Масштаб по высоте активной зоны - 1:2
Количество технологических каналов - 1
Количество графитовых колонн - 1
Максимальное рабочее давление в ТК - до 10 МПа
Максимальная температура теплоносителя - 350 °С
Расход теплоносителя в режиме разогрева - до 4 кг/с
Скорость аварийного разогрева трубы - до 10 °С/с
ТКР-Ф (графит)
Стенд ТКР-Ф (графит) предназначен для изучения процессов течения пароводяной смеси (теплоносителя) по зазорам графитовой кладки и взаимодействия теплоносителя с поверхностью графитовых блоков.
Рабочий участок стенда включает в себя модель канальной трубы с тройником и мембранным узлом, два или четыре графитовых блока с регулируемыми зазорами между ними. Нагрев блоков до заданной температуры осуществляется электрическими нагревателями. Теплоноситель подается в щель между блоками через канал и плоское сопло.
Назначение стенда ТКР-Ф и направления экспериментальных исследований
- Исследование воздействия пара, истекающего из разрыва ТК на фрагмент графитовой кладки;
- Исследование процесса распространения пароводяной смеси в узких щелях с учетом эффектов охлаждения, смачивания и фазовых переходов;
- Исследование процессов теплообмена и парообразования в щелях графитовой кладки при истечении теплоносителя.
-1_big.jpg)
-2_big.jpg)
