Сопряженный теплогидравлический и нейтронно-физический расчет ТВС реактора ИР-8 с помощью кодов MCU-PTR/ATHLET

В работе приведeн анализ результатов моделирования одной из типов ТВС, используемых в исследовательском реакторе ИР-8. Статья является продолжением работ, в рамках которых был проведен анализ гидравлических испытаний восьми- и шеститрубной ТВС ИРТ-3М и выявлен характер изменения поля скоростей теплоносителя в поперечном сечении штатной шеститрубной ТВС, без учета энерговыделения в твэлах. Расчеты проводились с помощью программы для теплогидравлического расчета ATHLET. В данной работе приводятся результаты связного теплогидравлического и нейтронно-физического расчета ТВС ИРТ-3М. Для нейтронно-физического расчета использовалась программа MCU-PTR. Мультифизичный подход позволяет учитывать влияние на результаты расчетов изменения физических свойств материалов активной зоны. Представлены результаты математического моделирования стационарной работы штатной ТВС ИРТ-3М мощностью 600 кВт. Отлажена совместная работа нейтронно-физического и теплогидравлического расчетных кодов. Получены основные теплофизические параметры ТВС: температуры теплоносителя, оболочек и топлива, определен запас до поверхностного кипения. Используя мультифизичный подход данные теплогидравлические параметры были уточнены. Полученные данные могут быть полезными для дальнейших расчетов подобных ТВС с использованием центрального канала ТВС для установки экспериментальных облучательных устройств. Кроме того, указанные распределения температур могут служить граничными условиями для расчетных моделей облучательных устройств, используемых в 3-х мерных CFD кодах. Результаты этой работы могут быть использованы при определении допустимой мощности исследовательских реакторов типа ИРТ: ИР-8 в НИЦ КИ (Москва), ИРТ-МИФИ в НИЯУ МИФИ (Москва), ИРТ-Т в ТПУ (Томск) и WWR-SM в ИЯФ (Ташкент).

1. Generation IV International Forum Annual Report. OECD Nuclear Energy Agency. 2015. P. 141.

2. Taliev A.V. // The Modernized ASTRA Program for Calculating the Thermal Regimes of Fuel Assemblies in Research Reactors with Tubular Coaxial Fuel Rods. Preprint: IAE-6405/5. 2006.

3. Austregesilo H., Deitenbeck H., Langenfeld A., Scheuer J., Schöffel P. // ATHLET 3.1A Programmer’s Manual. 2017.

4. Computer Code AC2. Code Certificate No. 17-01. Software Licence Agreement No. L/M-03. 2017.

5. Glyva K.I., Nikonov S.P., Nasonov V.A., Pesnya Y.E // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 1133. P. 012030.

6. Glyva K.I., Nikonov S.P. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1689. P. 012045.

7. Alexeyev N.I., Gomin E.A., Marin S.V., Nasonov V.A., Shkarovsky D.A., Yudkevich M.S. // Atom. Energiya. 2010. V. 109. No. 3. P. 123–129 (in Russian).

8. Koltashev D.A., Mitenkova E.F. // Izv. Ros. Akad. Nauk. Energetika. 2017. No. 1. P. 149–163 (in Russian).

9. Nasonov V.A., Pesnya Y.E., Kruglikov A.E., Glyva K.I., Trofimchuk V.V. // At. Energy. 2019. V. 126. No. 1. P. 7–11.

10. Chudinova V.A., Nikonov S.P. / J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 1133. P. 012013.