Experimental modeling of transient thermohydraulic processes in a power plant
Authors: Братыгина В.С. , Сатаев А.А. , Новиков Д.И. , Мельников В.И. 
Published: July 2024

Имея полувековой опыт проектирования и эксплуатации судовых ядерных энергетических установок, при проектировании новых установок борьба ведется за повышенные ресурсные характеристики оборудования и, в особенности, ресурс активной зоны реактора. Для достижения необходимого результата проводится глубокий анализ всех физико-химических процессов, происходящих в основном оборудовании реакторной установки. Важную роль в этой работе играет исследование переходных теплогидравлических процессов. Такие процессы являются инерционными и вносят в систему колебательные возмущения первого порядка малости. Так же важно исследовать системы на динамическую устойчивость. Эта сторона исследования важна не только для судовых установок с присущей им маневренностью, но и энергоблокам большой энергетики. Анализ и исследование математических моделей является затруднительным процессом, поскольку даже для самой простой двухконтурной установки такая модель будет состоять из нескольких нелинейных дифференциальных уравнений. В этом случае целесообразно прибегать либо к численным методам, либо к упрощенным математическим моделям. Для исследования переходных теплогидравлических процессов в рамках этой работы использовался экспериментальный стенд ФТ-100, представляющий собой модель двухконтурной установки. Были реализованы несколько режимов номинальной работы. Полученные результаты были проверены на согласование с простейшей математической моделью, и могут служить исходными для дальнейшего расчета параметров установки. Также ценность полученного массива данных заключается в возможности верификации расчетных кодов динамики и систем автоматического управления. Данные коды являются ценным инструментом при проектировании, получение новых экспериментальных данных помогает увеличить точность расчета.

Having half a century of experience in the design and operation of marine nuclear power plants, when designing new installations, the struggle is for increased resource characteristics of equipment and, in particular, the resource of the reactor core. A deep analysis of all physical and chemical processes occurring in the major equipment of the reactor plant is carried out to achieve the desired result. The study of transient thermohydraulic processes plays an essential role in this work. Such activities are inertial and introduce vibrational perturbations of the first order of smallness into the system. It is also crucial to investigate systems for dynamic stability. This aspect of the study is important not only for ship installations with their inherent maneuverability but also for large-scale power units. Analysis and research of mathematical models is a cumbersome process. The reason is that even for the simple double circuit unit, such a model will consist of several nonlinear differential equations. In this case, it is advisable to use either numerical methods or simplified mathematical models. To study the transient thermal-hydraulic processes, an experimental stand FT-100 was used, which is a model of a two-circuit installation. Several nominal operation modes were implemented. The results obtained are checked for agreement with the simplest mathematical model and can serve as a starting point for further calculation of the installation parameters. Also, the value of the obtained data array lies in the possibility of verifying the calculated codes of dynamics and automatic control systems. These codes are a valuable tool in design. New experimental data acquisition helps to increase the accuracy of the calculation.