Оцінка НДС елементів ГЦН-195М при початковій динаміці перехідного процесу заклинювання валу/МПА

Анотація

ГЦН є важливим елементом для безпечної експлуатації АЕС. В процесі обґрунтування можливості продовження ресурсу обладнання вітчизняних енергоблоків окрема увага приділяється оцінці стану корпусу ГЦН. Насамперед, це пов’язано з тим, що корпус насосу виконує функцію бар’єру безпеки, а також є важко змінним елементом РУ. Цілісність елементів ГЦН оцінюється для багатьох представницьких аварійних сценаріїв, які розраховуються за допомогою системних теплогідравлічних кодів типу RELAP/КОРСАР. В кращому випадку, в таких кодах насосний агрегат може бути представлений моделлю інерційної ланки першого порядку, що дає можливість імітувати його вибіг. Проте, такі моделі принципово не можуть відтворювати поведінку ГЦН при миттєвій зміні крутного моменту, а також при ударній зміні абсолютного тиску. Це, фактично, призводить до невизначеності відносно початкової динаміки при таких перехідних процесах, що може вплинути на якісні та кількісні характеристики процесів. Фактично, результати, які отримуються за допомогою нодальних теплогідравлічних кодів є безвідносними, тобто, не зрозуміло чи вони недооцінюють чи переоцінюють важливі для подальших міцнісних розрахунків термічні параметри. В роботі представлено спрощені CFD- та CAE-моделі ГЦН-195М для аналізу початкової динаміки перехідного процесу при його заклинюванні. Існує невизначеність стосовно абсолютного значення амплітуди динамічних навантажень при заклинюванні валу ГЦН, також залишається незрозумілим, до якої групи явищ слід відносити даний процес та наскільки врахування його є критичним при продовжені ресурсу елементів насосу. Розроблена CFD-модель, яка включає в себе об’єм теплоносія та CAE-модель елементів конструкції ГЦН, що утворюють однонаправлений інтерфейс взаємодії рідини та конструкції. CFD-модель була валідована на предмет повторення експериментальних характеристик насосу. Для аналізу перехідного процесу в проточній частині ГЦН було використано «метод стисливої рідини», який попередньо перевірений на коректність прогнозування характеристик класичного гідроудару. Результати подальшого аналізу НДС елементів ГЦН свідчать про відсутність критичних напружень з точки зору міцності конструкцій. Отримані за допомогою CFD, амплітуди зміни тиску для початкової динаміки розглянутих процесів (здебільшого МПА) можуть бути використані в якості коригуючих функцій для моделі насосу в системних теплогідравлічних кодах.