Prevention of hydrodynamic instability conditions in safety systems with pumps of nuclear power plants

Abstract

Вивчення гідродинамічної нестійкості у системах безпеки ядерних енергоустановок є актуальним. При детерміністичному аналізі безпеки АЕС на основі моделювання аварій необхідно враховувати можливість гідродинамічної нестійкості в робочому та перехідному режимах систем безпеки. Наслідками виникнення гідродинамічної нестійкості в системах безпеки можуть бути: значне погіршення умов тепломасообміну в реакторі та парогенераторах у процесі нагріву, підвищення потужності термогідроудару на обладнанні АЕС. встановлення та інші негативні наслідки. Негативними наслідками гідродинамічної нестійкості в системах безпеки АЕС можуть бути значне погіршення умов тепломасообміну та теплові гідроудари підвищеної потужності. Основними причинами гідродинамічної нестабільності в системах безпеки є інерційне запізнювання реакції регулюючої арматури та напорної характеристики насосів на «швидкі» зміни гідродинамічних параметрів систем АЕС. Метою цієї роботи є визначення методів мінімізації впливу причин виникнення гідродинамічної нестійкості у системах безпеки. Наведено методи обґрунтування ефективних конструктивно-технічних параметрів демпферних пристроїв для запобігання умов гідродинамічної нестійкості в стаціонарних робочих і перехідних режимах систем безпеки з насосами. Представлено методику обґрунтування ефективних конструктивно-технічних параметрів демпферних пристроїв для запобігання умов гідродинамічної нестійкості в перехідних режимах пускових насосів систем безпеки. Визначено умови стійкості в стаціонарних режимах роботи початкового парогазового об’єму демпферних пристроїв. Визначено мінімально допустимі розміри демпферних пристроїв, що відповідають умовам гідродинамічної стійкості в перехідних режимах насосів систем безпеки.

The study of hydrodynamic instability in the safety systems of nuclear power plants is relevant. In the deterministic analysis of the safety of nuclear power plants based on accident simulation, it is necessary to take into account the possibility of hydrodynamic instability in the operational and transient modes of safety systems. The consequences of the emergence of hydrodynamic instability in safety systems can be following: a significant deterioration of the heat and mass exchange conditions in the reactor and steam generators during the heating process, an increased power of thermo-hydro-shock on the equipment of the nuclear installation and other negative effects. The negative consequences of the hydrodynamic instability in the safety systems of nuclear power plants can be a significant deterioration in the conditions of heat-mass exchange and the thermal water hammers with increased power. The main reasons for the hydrodynamic instability in safety systems are inertial lag in the response of control valves and head-flow characteristic of pumps to “fast” changes in hydrodynamic parameters in nuclear power plant systems. The purpose of this work is to determine methods for minimizing the impact of the causes of hydrodynamic instability in security systems. The methods of substantiating effective structural and technical parameters of damping devices to prevent conditions of hydrodynamic instability in stationary working and transient modes of safety systems with pumps are given. A method for substantiating effective design and technical parameters of damping devices to prevent conditions of hydrodynamic instability in transient modes of starting pumps of safety systems is presented. Stability conditions in stationary operating modes of the initial steam-gas volume of damping devices are determined. The minimum permissible dimensions of damping devices that meet the conditions of hydrodynamic stability in the transient modes of SB pumps are determined.