Верный расчет

Еще при формировании концеп- ции реакторной установки РИТМ-200 для атомного ледокола ее решили сделать интегральной: разместить все основное оборудование в одном корпусе. В этом случае снижается масса установки, уменьшаются ее га- бариты и увеличивается мощность. Кроме того, производство установки станет дешевле. Сплошная выгода, если бы не одно «но». В условиях ав- тономного плавания отремонтиро- вать ее в случае нештатной ситуации нельзя. Получить информацию о про- цессах, происходящих в парогене- раторе при отклонении от заданных нормативов, на экспериментальных стендах невозможно, поэтому един- ственный путь – расчет при помощи комплекса программ трехмерных теплогидравличеcких расчетов CFD. Под этой английской аббревиатурой (computational fluid dynamics) скры- вается набор программных инстру- ментов, с помощью которых можно рассчитать характеристики потоко- вых процессов. Кстати, результаты таких расче- тов зачастую представляются в виде цветных картинок, за что аббревиату- ру CFD иногда расшифровывают как colorful fluid dynamics, то есть разно- цветная гидродинамика. Картинки получаются настолько красивыми и правдоподобными, что им хочется верить. Разве это достижение, скажут скептики, использовать чужую про- грамму с разработанными моделями процессов, задать нужные параме- тры и получить результат? – Наше достижение в том, – го- ворит Алексей Владимирович, — что мы нашли способ получения на- дежного результата. Шли к этому почти 10 лет. Десятилетние поиски спосо- бов верификации получаемых ре- зультатов специалисты ОКБМ вели не в одиночку. Вместе с коллегами из Пермского института механики сплошных сред создали систему, ко- торая позволяет вычислять поля ско- рости: не скорость в конкретной точ- ке, а распределение. Основой стал пермский эксперимент, сочетающий простоту геометрии и уникальность описываемых физических процессов. В 2014 году он был принят в качестве международного бенчмарка (этало- на) для верификации CFD в рамках сотрудничества с европейской орга- низацией экономического развития по атомной энергетике. Отдельное спасибо расчетчики ОКБМ говорят коллегам из НГТУ им. Р. Е. Алексеева, с которыми сотруд- ничают давно и плодотворно. В этот раз политехники создали два стенда. Один из них – для исследования про- цессов смешения потоков в модели камеры реактора. Варьировали тем- пературу воды, скорость ее подачи и получили подтверждение того, что расчеты режимов в CFD верны. В мире еще никто не смог так верифи- цировать результаты расчетов. По словам Алексея Будникова, на этом эксперименты не прекра- тятся. Дальше будут меняться гео- метрические параметры модели. Начнут использовать тепловизор. На последнем этапе лазерными мето- дами измерят поля скорости. Все это позволит сформировать базу, кото- рая поможет верифицировать расче- ты CFD не только для ОКБМ, но и для других предприятий Росатома. Вторая работа, сделанная для РИТМ-200, связана с термоцикли- ческими нагрузками на коллекторы парогенератора в случае отключе- ния части модуля. С одной стороны, характер таких нагрузок случайный, с другой – необходима точная ин- формация, что в этом случае прои- зойдет. Проведя серию эксперимен- тов, ученые подобрали соотношение температурных и геометрических параметров, обеспечивающее макси- мальные температурные пульсации. В НГТУ создали стенд, в кото- ром температура воды уже близка к 300 градусам. Экспериментальные исследования подтвердили прочност- ные расчеты специалистов ОКБМ. Вот так случайность стала предсказуемой.