Дослідження пасивних випаровувально-конденсаційних систем теплопередачі для підвищення безпеки функціонування атомного енергетичного устаткування

Постановка і проведення даної роботи обумовлені нагальною потребою підвищення рівня безпеки експлуатації ядерного енергетичного устаткування. Застосування пасивних систем, що функціонують, в основному, за рахунок природних сил та явищ і до яких відносяться системи теплопередачі випаровувально-конденсаційного типу (ВКТ), дозволить обійтись без устаткування, при роботі якого можливі відмови, зменшить залежність від дій оператора під час перехідних процесів та аварій.

На основі проведених комплексних теплофізичних досліджень теплопередаючих характеристик систем теплопередачі ВКТ, розроблених науково обгрунтованих методик їх раціонального проектування та захищених патентами нових специфічних науково-технічних рішень стосовно цих систем доведено, що випаровувально-конденсаційні системи (ВКС) теплопередачі за комплексом притаманних їм теплофізичних, технологічних і експлуатаційних достоїнств, переваг, особливостей органічно відповідають вимогам і умовам, що висуваються до пасивних систем тепловідведення і теплового захисту в атомній енергетиці.

В результаті виявлення, дослідження і аналізу кількох теплофізичних факторів, що обмежують теплопередаючу здатність систем випаровувально-конденсаційного типу, отримані закономірності і залежності, які визначають величини максимальних теплових потоків як функцій конструктивних параметрів, режимних характеристик процесів, теплофізичних властивостей теплообмінюючих середовищ і проміжного теплоносія. Досліджені і проаналізовані методи підвищення теплотранспортної здатності випаровувально-конденсаційних систем, які засновані на створенні ефективної капілярно-артеріальної системи і розділенні каналів для проходження потоків пари і конденсату. Поставлена і вирішена задача оптимізації параметрів капілярної структури теплопередаючого елемента (ТЕ) ВКТ з точки зору мінімізації його термічного опору. На основі аналізу закономірностей процесів теплообміну отримані залежності для визначення оптимального співвідношення довжин зон випаровування і конденсації теплопередаючих елементів трубного пакету теплообмінної системи, при якому система має мінімальний термічний опір теплопередачі. Отримані основні положення методики теплового розрахунку пасивних систем тепловідведення випаровувально-конденсаційного типу по відношенню до характерних теплових схем теплопередачі.

Проведено комплекс робіт з розробки специфічних технологічних рішень щодо забезпечення ефективності та надійності функціонування систем теплопередачі ВКТ.

Розроблено оригінальні схемно-конструктивні рішення ВКС для тепловідведення від енергогенеруючого устаткування, відпрацьованого ядерного палива та теплового захисту металоконструкцій, які захищені патентами України. Організація виробництва і впровадження таких систем теплопередачі дозволить забезпечити підвищення надійності систем тепловідведення в атомній енергетиці, підвищити безпеку експлуатації атомного енергетичного устаткування, знизити техногенне навантаження на довкілля.