Investigation of the influence of various factors on the power of heat exchange by radiation.

Abstract

The issue of lack of knowledge of radiation heat transfer process has been repeatedly raised in various studies. Despite the fact that works on study of heat transfer by radiation covers a wide range of different industries, it should be noted the lack of materials on study of heat exchange processes by radiation in a core of a nuclear reactor. In this work, the fuel assemblies of the VVER-1000 reactor were used as the bodies under study. Aim: The aim of the research is to investigate the heat exchange process between heat transfer assemblies and to study of the effect of changing the distance between the fuel assemblies on their power taking into account the inter-radiating of assemblies. Materials and Methods: A general description of the process of heat transfer by radiation. A calculation study of the effect of geometric parameters on heat transfer in the close lattice of the reactor core is performed. The influence of heat transfer by radiation on the temperature change of the fuel assemblies surface of the VVER-1000 reactor at change in the cassette gap is studied. The change in the power of the fuel assemblies relative to the initial power with a change in the cassette gap was studied. Experimental measurements of the temperature at different distances from the radiation source were made with an obstacle in the path of radiation propagation in the form of glass and water of different levels. The heat radiation and convective heat transfer are calculated based on the obtained experimental data. The calculation of thermal radiation power and convective heat transfer based on the obtained experimental data is performed. Results: The calculation results show that in models that determine the temperature of the fuel assemblies in the core of the VVER-1000 reactor, the radiation heat transfer must be taken into account. In this case, the amount of transferred energy is the greater, the smaller the distance between objects. This is observed depending on the distance between the fuel assemblies and their power. According to the results of the experiment, it is determined that the presence of water practically does not affect the power of heat exchange by radiation. This makes it possible not to take into account the presence of water in calculating the heat exchange between the fuel assemblies in the VVER-1000 reactor.

Питання щодо недостатньої вивченості процесів теплообміну випромінюванням неодноразово поставало в різних дослідженнях. Незважаючи на те, що роботи з вивчення теплообміну випромінюванням охоплюють широкий спектр різних галузей, слід зазначити недостатню кількість матеріалів з дослідження процесів теплообміну випромінюванням в активній зоні ядерного реактора. У роботі об’єктом дослідження є тепловиділяючі збірки реактора ВВЕР-1000. Мета: Метою роботи є дослідження процесу теплообміну випромінюванням між тепловиділяючими збірками, а також дослідження впливу зміни відстані між тепловиділяючими збірками на їх потужність з урахуванням взаємного підсвічування збірок. Матеріали і методи: Наведено загальний опис процесу теплообміну випромінюванням. Проведено розрахункове дослідження впливу геометричних параметрів на теплообмін в тісній решітці активної зони реактора. Досліджено вплив теплообміну випромінюванням на зміну температури поверхні тепловиділяючих збірок реактора ВВЕР-1000 при зміні міжкасетного зазору. Досліджено зміну потужності тепловиділяючих збірок відносно початкової потужності при зміні міжкасетного зазору. Проведено експериментальні вимірювання температури на різній відстані від джерела випромінювання при наявності перешкоди на шляху поширення випромінювання у вигляді скла і води різного рівня. Виконано розрахунок потужності теплового випромінювання та конвективного теплообміну на підставі отриманих даних експерименту. Результати: Результати розрахунку свідчать, що в моделях, які визначають розрахунковим шляхом температуру тепловиділяючих збірок в активній зоні реактора ВВЕР-1000, необхідно враховувати теплообмін випромінюванням. За результатами експерименту визначено, що наявність води практично не впливає на потужність теплообміну випромінюванням. Це дозволяє не враховувати наявність води при розрахунку теплообміну випромінюванням між тепловиділяючими збірками в реакторі ВВЕР-1000.