Ученые нашли подход для расчета тепловых режимов в ядерных реакторах на жидком топливе
Исследователи Московского физико-технического института совместно с коллегами из Швейцарии и США определили точность популярных моделей турбулентности для расчета тепловых режимов в перспективных ядерных реакторах на жидком топливе. Это поможет инженерам точнее предсказывать тепловое состояние двухжидкостного реактора в режиме естественной циркуляции, что критически важно для систем аварийного расхолаживания.
В двухжидкостных реакторах IV поколения топливо находится в жидком состоянии — это сплав хрома и урана, который циркулирует по отдельному контуру, а теплоносителем является расплавленный свинец. Такая схема повышает КПД примерно на треть по сравнению с традиционными водо-водяными реакторами и позволяет непрерывно перерабатывать топливо. Однако жидкое топливо передает тепло иначе, чем вода или воздух, что не учитывается существующими моделями турбулентности.
Как пояснил научный сотрудник МФТИ Константин Сергеенко, это создавало неопределенность: можно ли применять модели турбулентности к жидкому металлу на основе урана? Если модель ошибается в расчетах температуры, это может привести к недооценке тепловых нагрузок или к излишне консервативному проектированию. Руководствуясь этой идеей, исследователи создали компьютерную модель экспериментального реактора DFR и просчитали при помощи суперкомпьютера движение потоков.
Полученные данные лягут в основу проектов систем аварийного расхолаживания для двухжидкостных ядерных реакторов IV поколения. Такие установки считаются одним из самых перспективных инструментов для замыкания ядерного топливного цикла, то есть для многократного использования урана и снижения количества радиоактивных отходов. Результаты работы опубликованы в журнале Nuclear Engineering and Design.
