probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2018-20-7-8-23-34probener-642Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ И НЕЙТРОННО-ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ УСТАНОВОК МАЛОЙ МОЩНОСТИINVESTIGATION OF THERMOHYDRAULIC AND NEUTRON -PHYSICAL CHARACTERISTICS OF PERSPECTIVE FUEL ASSEMBLY FOR LOW-POWER REACTOR FACILITYhttps://orcid.org/0000-0002-0989-1212СморчковаЮ. В.SmorchkovaYu. V.

Сморчкова Юлия Владимировна – ассистент кафедры «Общая физика и ядерный синтез» НИУ «МЭИ» (диссертант)

Yuliya V. Smorchkova – assistant of the Department of General Physics and Nuclear Fusion NRU “MPEI”

SmorchkovaYV@mpei.ruАвдонинаЕ. А.AvdoninaE. A.

Авдонина Евгения Александровна – студент (магистр) кафедры «Общая физика и ядерный синтез» НИУ «МЭИ»

Evgeniya A. Avdonina – student (master) of the Department of General Physics and Nuclear Fusion NRU “MPEI”

ДедовА. В.DedovA. V.

Дедов Алексей Викторович – чл.-корр. РАН, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Общая физика и ядерный синтез» НИУ «МЭИ»

Alex V. Dedov – member corr. RAS, Doctor of Technical Sciences, Head of the Department of General Physics and Nuclear Fusion NRU “MPEI”

Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. МоскваРоссияNational Research University “MPEI”, MoscowRussian Federation201807092018207-82334Copyright © Сморчкова Ю.В., Авдонина Е.А., Дедов А.В., 20182018Сморчкова Ю.В., Авдонина Е.А., Дедов А.В.Smorchkova Y.V., Avdonina E.A., Dedov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/642

В работе представлены результаты численного исследования гидродинамики и температурного поля в модели тепловыделяющей сборки для реакторной установки КЛТ-40С при переходе к топливу, состоящему из микротвэлов. Предложена оптимальная, с позиции гидродинамики и теплообмена, конструкция модели тепловыделяющей сборки с микротвэлами для реакторной установки КЛТ-40С, которая по габаритным размерам полностью соответствует традиционной сборке со стрежневыми тепловыделяющими элементами. Определены оптимальные параметры перфорации чехлов, удерживающих засыпку микротвэлов. Представлены результаты оценки нейтронно-физических характеристик. Показана работоспособность реакторной установки КЛТ-40С при использовании топлива из микротвэлов.

The paper presents the results of a numerical study of hydrodynamics and a temperature field in the model of the fuel assembly for the KLT-40S reactor installation in the transition to a fuel consisting of spherical microfuels. The optimal design of a model of a f uel assembly with microfuels for a reactor installation KLT-40S is proposed, from the position of hydrodynamics and heat transfer. The fuel assembly by external dimensions completely corresponds to the traditional assembly with rod fuel elements. The optim al parameters of the perforation of the covers that retain the pebble bed of microfuels are determined. The results of the evaluation of neutron-physical characteristics are presented. The working capacity of the KLT-40S reactor installation is shown when using fuel from microfuel elements.

гидродинамикатемпературное полемикротвэлытепловыделяющая сборкашаровая засыпкачисленное моделированиеhydrodynamicstemperature fieldmicrofuelsfuel assemblypebble bednumerical simulationгрант Правительства Российской Федерации № 14.z50.31.0042.Grant of the Government of the Russian Federation № 14.z50.31.0042.ReferencesПономарев-Степной Н.Н., Кухаркин Н.Е., Хрулев А.А., Дегальцев Ю.Г. и др. Перспективы применения микротвэлов в ВВЭР // Атомная энергия. 1999. Т. 86, № 6. С. 443‒449.Ponomarev-Stepnoj N.N., Kukharkin N.E., Khrulev A.A., Degol'tsev Yu.G. and et c. Prospects of coated fuel particle application in the wwer reactors // Atomic Energy, T.86, №6, 1999. P. 443 ‒449.Саркисов А.А. Новое направление развития – ядерная энергетика малой мощности // Атомная энергия. 2011. Т. 111, № 5. С. 243–245.Sarkisov A.A. New Directions of Development - Small Power Capacity Nuclear Energy // Atomic Energy. 2011. Т. 111. № 5. С. 243–245.Драгунов Ю.Г.‚ Шишкин В.А., Гречко Г.И., Гольцов Е.Н. Малая ядерная энергетика: задачи и ответы // Атомная энергия. 2011. Т. 111, № 5. С. 294–297.Dragunov Yu.G., Shishkin V.A., Grechko G.I., Goltsov E.N. Small and Medium-Sized Reactors in the Nuclear Power Industry - Goals and Objectives // Atomic Energy. 2011. Т. 111. № 5. С. 294–297.Mark Cooper Small modular reactors and the future of nuclear power in the United States // Energy Research & Social Science. 2014. No. 3. P. 161–177.Mark Cooper Small modular reactors and the future of nuclear power in the United States // Energy Research & Social Science 3 (2014) 161–177Сайт ОКБМ им. И.И. Африкантова http://www.okbm.nnov.ru/reactors#asmm (15.03.2018).«Afrikantov OKBM» http://www.okbm.nnov.ru/reactors#asmm (15.03.2018)K. Shirvan, M. Kazimi, Superheated Water-Cooled Small Modular Underwater Reactor Concept, Nuclear Engineering and Technology (2016) http://dx.doi.org/10.1016/j.net.2016.06.003 .K. Shirvan, M. Kazimi, Superheated Water-Cooled Small Modular Underwater Reactor Concept, Nuclear Engineering and Technology (2016) http://dx.doi.org/10.1016/j.net.2016.06.003Lee K.H., Kim M.G, Lee J.I., Lee P.S. Recent advances in Ocean Nuclear Power Plants // Energies. 2015. Vol. 8. No. 10. P. 11470–11492.Lee K.H., Kim M.G, Lee J.I., Lee P.S. Recent advances in Ocean Nuclear Power Plants. // Energies. 2015. Vol. 8. № 10. P. 11470–11492.Guangzhan Xu, Zhongning Sun, Xianke Meng, Xiaoning Zhang Flow boiling heat transfer in volumetrically heated packed bed // Annals of Nuclear Energy . 2014. No. 73. С. 330–338.Guangzhan Xu, Zhongning Sun, Xianke Meng, Xiaoning Zhang Flow boiling heat transfer in volumetrically heated packed bed // Annals of Nuclear Energy. № 73. 2014. P. 330‒338.Nazari M., Vahid D.J., Saray R.K., Mahmoudi Y. Experimental investigation of heat transfer and second law analysis in a pebble bed channel with internal heat genera tion // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. No. 114. С. 688–702.Nazari M., Vahid D.J., Saray R.K., Mahmoudi Y. Experimental investigation of heat transfer and second law analysis in a pebble bed channel with internal heat generation // International Journal of Heat and Mass Transfer. № 114. 2017. С. 688–702.Yu.V. Smorchkova, A.N. Varava, A.V. Dedov, A.V. Zakharenkov and A.T. Komov The experimental determination of the coefficient of hydraulic resistance of a perforated plate w ith a layer of balls adjoining to it // Journal of Physics: Conference Series, 2017, Vol . 891, Paper number 012038.Yu.V. Smorchkova, A.N. Varava, A.V. Dedov, A.V. Zakharenkov and A.T. Komov The experimental determination of the coefficient of hydraulic resistance of a perforated plate with a layer of balls adjoining to it // Journal of Physics: Conference Series, 2017, Volume 891, Paper number 012038 .Авдеев А.А., Балунов Б.Ф., Рыбин Р.А., Созиев Р.И., Филиппов Г.А. Гидродинамическое сопротивление при течении двухфазной смеси в шаровой засыпке // ТВТ. 2003. Т. 41, 3. С. 432‒438.Avdeev A.A., Soziev R.I., Filippov G.A., Balunov B.F., Rybin R.A. Hydrodynamic Drag under Conditions of Flow of a Two-Phase Mixture in a Pebble Bed // High Temperature. 2003. V. 41. No 3. P. 377–383Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992. С. 672.Idelchik I.E. Guide of hydraulic resistance. M.: Machinostroenie, 1992Увеличение энергозапаса кассетной активной зоны реактора КЛТ–40С при переходе к топливной композиции на основе диоксида ур ана. Техническая справка. М.: РНЦ «Курчатовский институт», 2005. 19 с.The increase in the energy reserve of the cluster active zone of the KLT -40C reactor during the transition to a fuel composition based on uranium dioxide . Technical Reference. М.: RSC «Kurchatov Institute», 2005. 19 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.