Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках
Разработаны эффективные алгоритмы распознавания (классификации) случайных процессов, которые после соответствующего спектрального преобразования рассматриваются как многомерные случайные векторы. Представлены результаты анализа состояния исследований кризисов теплоотдачи в пучках стержней при наличи...
Збережено в:
| Дата: | 2005 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2005
|
| Назва видання: | Промышленная теплотехника |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61501 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках / А.А. Долинский, И.Г. Шараевский, Н.М. Фиалко, Б.И. Басок, А.П. Архипов, Ю.М. Колесниченко // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 66-80. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61501 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-615012025-02-09T12:15:48Z Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках The methodology for rod assemblies heat emission’s сrisis recognition and verification Долинский, А.А. Шараевский, И.Г. Фиалко, Н.М. Басок, Б.И. Архипов, А.П. Колесниченко, Ю.М. Атомная энергетика Разработаны эффективные алгоритмы распознавания (классификации) случайных процессов, которые после соответствующего спектрального преобразования рассматриваются как многомерные случайные векторы. Представлены результаты анализа состояния исследований кризисов теплоотдачи в пучках стержней при наличии неравномерности распределения теплогидравлических параметров. Розроблено ефективні алгоритми розпізнавання (класифікації) випадкових процесів, які після відповідного спектрального перетворення розглядаються як багатомірні випадкові вектори. Подано результати аналізу стану досліджень кризи тепловіддачі в пучках стрижнів при наявності нерівномірності розподілу теплогідравлічних параметрів. Efficient algorithms of random process identification (classification) that after respective spectral transformation are considered as multidimensional random vectors were developed. The state of studies in crisis of convective neat transfer in rod bundles has been analyzed with estimation of different approaches to generalization of experimental data. 2005 Article Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках / А.А. Долинский, И.Г. Шараевский, Н.М. Фиалко, Б.И. Басок, А.П. Архипов, Ю.М. Колесниченко // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 66-80. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61501 536.242:532.542 ru Промышленная теплотехника application/pdf Інститут технічної теплофізики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Атомная энергетика Атомная энергетика |
| spellingShingle |
Атомная энергетика Атомная энергетика Долинский, А.А. Шараевский, И.Г. Фиалко, Н.М. Басок, Б.И. Архипов, А.П. Колесниченко, Ю.М. Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках Промышленная теплотехника |
| description |
Разработаны эффективные алгоритмы распознавания (классификации) случайных процессов, которые после соответствующего спектрального преобразования рассматриваются как многомерные случайные векторы. Представлены результаты анализа состояния исследований кризисов теплоотдачи в пучках стержней при наличии неравномерности распределения теплогидравлических параметров. |
| format |
Article |
| author |
Долинский, А.А. Шараевский, И.Г. Фиалко, Н.М. Басок, Б.И. Архипов, А.П. Колесниченко, Ю.М. |
| author_facet |
Долинский, А.А. Шараевский, И.Г. Фиалко, Н.М. Басок, Б.И. Архипов, А.П. Колесниченко, Ю.М. |
| author_sort |
Долинский, А.А. |
| title |
Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках |
| title_short |
Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках |
| title_full |
Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках |
| title_fullStr |
Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках |
| title_full_unstemmed |
Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках |
| title_sort |
методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| publishDate |
2005 |
| topic_facet |
Атомная энергетика |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61501 |
| citation_txt |
Методология распознавания и верификации кризисов теплоотдачи в стержневых сборках / А.А. Долинский, И.Г. Шараевский, Н.М. Фиалко, Б.И. Басок, А.П. Архипов, Ю.М. Колесниченко // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 66-80. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
| series |
Промышленная теплотехника |
| work_keys_str_mv |
AT dolinskijaa metodologiâraspoznavaniâiverifikaciikrizisovteplootdačivsteržnevyhsborkah AT šaraevskijig metodologiâraspoznavaniâiverifikaciikrizisovteplootdačivsteržnevyhsborkah AT fialkonm metodologiâraspoznavaniâiverifikaciikrizisovteplootdačivsteržnevyhsborkah AT basokbi metodologiâraspoznavaniâiverifikaciikrizisovteplootdačivsteržnevyhsborkah AT arhipovap metodologiâraspoznavaniâiverifikaciikrizisovteplootdačivsteržnevyhsborkah AT kolesničenkoûm metodologiâraspoznavaniâiverifikaciikrizisovteplootdačivsteržnevyhsborkah AT dolinskijaa themethodologyforrodassembliesheatemissionssrisisrecognitionandverification AT šaraevskijig themethodologyforrodassembliesheatemissionssrisisrecognitionandverification AT fialkonm themethodologyforrodassembliesheatemissionssrisisrecognitionandverification AT basokbi themethodologyforrodassembliesheatemissionssrisisrecognitionandverification AT arhipovap themethodologyforrodassembliesheatemissionssrisisrecognitionandverification AT kolesničenkoûm themethodologyforrodassembliesheatemissionssrisisrecognitionandverification |
| first_indexed |
2025-11-25T23:26:24Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:26:24Z |
| _version_ |
1849806747785494528 |
| fulltext |
Согласно [1, 2], одной из наиболее неотлож;
ных проблемных задач безопасности АЭС в на;
стоящее время является локальная верификация
базовых корреляций для расчета КТП в ТВС во;
66 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Розроблено ефективні алгоритми
розпізнавання (класифікації) випадкових
процесів, які після відповідного спект+
рального перетворення розглядаються
як багатомірні випадкові вектори. Пода+
но результати аналізу стану досліджень
кризи тепловіддачі в пучках стрижнів при
наявності нерівномірності розподілу теп+
логідравлічних параметрів.
Разработаны эффективные алгорит+
мы распознавания (классификации)
случайных процессов, которые после
соответствующего спектрального пре+
образования рассматриваются как
многомерные случайные векторы.
Представлены результаты анализа со+
стояния исследований кризисов тепло+
отдачи в пучках стержней при наличии
неравномерности распределения теп+
логидравлических параметров.
Efficient algorithms of random process
identification (classification) that after
respective spectral transformation are
considered as multidimensional random
vectors were developed. The state of stud+
ies in crisis of convective neat transfer in
rod bundles has been analyzed with esti+
mation of different approaches to general+
ization of experimental data.
УДК 536.242:532.542
ДОЛИНСКИЙ А.А., ШАРАЕВСКИЙ И.Г., ФИАЛКО Н.М.,
БАСОК Б.И., АРХИПОВ А.П., КОЛЕСНИЧЕНКО Ю.М.
Институт технической теплофизики НАН Украины
МЕТОДОЛОГИЯ РАСПОЗНАВАНИЯ И ВЕРИФИКАЦИИ
КРИЗИСОВ ТЕПЛООТДАЧИ В СТЕРЖНЕВЫХ СБОРКАХ
А – класс образов;
B – распознаваемый объект;
i – энтальпия ячейки;
F – порог функции активации;
f– частота, функция активации;
I – интегральная интенсивность шума;
M – мощность множества классов;
m – число нейронов;
n – число синапсов;
p – давление;
q – плотность теплового потока;
R – мощность множества градаций;
t, Т – температура;
w – скорость;
x – расходное массовое паросодержание;
X – вектор;реализация;
ε – весовой коэффициент;
ρ – плотность.
Индексы верхние:
р – расчет;
э – эксперимент;
яч – ячейка.
Индексы нижние:
s – насыщение;
г – горячий;
гр – граничный;
вх – вход;
кр – критический;
нед – недогрев;
п – пучковой;
ст – стенка;
АкЗ – активная зона;
АСП – автоспектральная плотность;
АЭС – атомная электростанция;
ВВЭР – водо;водяной энергетический реактор;
ИИ – искусственный интеллект;
ИНС – искусственная нейронная сеть;
КА – кипящий аппарат;
КТП – критический тепловой поток;
ПГ – парогенерирующий;
СПО – средства поддержки оператора;
ТАК – термоаккустические колебания;
ТАН – термоаккустическая неустойчивость;
ТВС – тепловыделяющая сборка;
ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент;
ЭС – экспертная система;
ЯР – ядерный реактор;
ЯЭУ – ядерная энергоустановка.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 67
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
доохлаждаемых ЯР, которые уже реализованы и
используются во всех версиях теплогидравличес;
ких кодов улучшенной оценки: RELAP;5, TRAC
(США), ATHLET (Германия), THYDE (Япония),
CATHENA (Канада), CATHARE (Франция),
CORSAR (Россия). Согласно данным аналитиче;
ского обзора [3], во всех указанных программных
комплексах, включая наиболее широко исполь;
зуемые их модификации – RELAP, ATHLET,
TRAC, – для расчета КТП используются эмпи;
рические соотношения, полученные на основе
экспериментов в трубах. Вместе с тем известно
[2, 3], что для отечественных ЯЭУ с реакторами
ВВЭР этими соотношениями следует пользо;
ваться со значительной осторожностью, т.к. они
дают существенно завышенные значения КТП
при аварийных пониженных режимных парамет;
рах ЯР, а также весьма неточно описывают экс;
периментальные данные даже для ТВС с квадрат;
ной решеткой, не говоря уже о сборках ТВЭЛ c
гексагональной геометрией, характерной для
отечественных реакторных установок. С момента
появления указанных кодов расчетные соотно;
шения для оценки КТП в реакторных каналах с
учетом неравномерности распределения тепло;
гидравлических параметров по сечению ТВС (это
неравномерность реально имеет место и принци;
пиально должна учитываться при расчете кризи;
са теплоотдачи в стержневых сборках) фактичес;
ки не были верифицированы, начиная с первых
модификаций этих программных комплексов,
разработанных более 20 лет назад. В контексте
проблемы повышения точности оценок КТП при
численном анализе аварийной динамики реак;
торных установок определяющим является сле;
дующий факт. Расчеты кризисов теплоотдачи в
каналах водоохлаждаемых ЯР во всех версиях на;
иболее совершенных зарубежных кодов –
RELAP, ATHLET, TRAC и другие – до настояще;
го времени безальтернативно реализуется на ос;
нове эмпирических соотношений, полученных в
экспериментах только с цилиндрическими кана;
лами. Так, например, версия кода RELAP;5 /
MOD 2 для расчета КТП в стержневых сборках
использует корреляцию Biasi, полученную в экс;
периментах с трубами. Согласно оценкам, вы;
полненным [1;3], это обстоятельство предопре;
деляет получение существенно завышенных
расчетных данных по КТП, особенно в диапазо;
не массовых расходов 1500…3000 кг/м2с. Харак;
терно, что и более поздняя версия этого кода
RELAP;5 / MOD 3, несмотря на значительные
усовершенствования при расчете КТП в сборках
ТВЭЛ предусматривает использование таблич;
ных данных по кризису теплоотдачи, получен;
ные в 1986 году Groeneveld в экспериментах толь;
ко с трубами внутреннего диаметра 0,008 м.
В контексте анализа эффективных подходов к ре;
шению задачи безопасности ЯР на основе верифи;
кации экспериментальных корреляций для расчета
КТП в ТВС водоохлаждаемых ЯР с использованием
широкоиспользуемых версий теплогидравлических
кодов, в частности, RELAP;5 / MOD 3 важным
представляется следующий аспект этой проблемы.
Разработка методологии локальной верификации
базовых физических моделей и корреляций аварий;
ных теплогидравлических процессов, в первую оче;
редь, кризиса теплоотдачи при кипении тесно взаи;
мосвязана с другой актуальной для практики
эксплуатации водоохлаждаемых реакторов пробле;
мой: автоматическим распознаванием кризиса теп;
лоотдачи в парогенерирующих каналах на основе
анализа флуктуаций режимных параметров процес;
са теплообмена. Согласно [4–6], надежная иденти;
фикация кризиса теплоотдачи, а также любой дру;
гой теплогидравлической аномалии (например,
начала кипения для реакторов некипящего типа)
должна быть надежно обеспечена в условиях, когда
существующими контрольно;измерительными
средствами эти теплогидравлические режимы прин;
ципиально не могут быть обнаружены. В [7], напри;
мер, отмечается, что разработка методов раннего об;
наружения аварийных теплогидравлических
процессов в ТВС на основе шумовой диагностики
ЯР, является одной из наиболее важных проблем,
подлежащих решению при создании диагностичес;
ких компьютерных систем на основе методологии
ИИ в структуре технических средств СПО АЭС но;
вого поколения.
В контексте сформулированных задач в работе
[8] предложен подход к комплексному решению
диагностических и верификационных задач. При
этом алгоритм идентификации нижней границы
пузырьковой структуры двухфазного потока в
ТВС, рассмотренный в [8], разработан в качестве
диагностического модуля специализированной
68 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
ЭС [9], которая предназначена для функциони;
рования в структуре перспективного компьютер;
ного комплекса СПО АЭС.
В контексте диагностической концепции, из;
ложенной в [9], а также с учетом особенностей
верификации КТП в ТВС водоохлаждаемых ЯР
необходимо обратить внимание на следующие
принципиальные обстоятельства. Во;первых, в
настоящее время можно считать установленным,
что нарушения эксплуатационных режимов в
оборудовании ядерных энергоблоков и их ано;
мальные эксплуатационные режимы, включая
аварийные теплогидравлические процессы в
ТВС, в первую очередь, кризисы теплоотдачи на
поверхности ТВЭЛ являются вероятностными
физическими явлениями, причем флуктуацион;
ные составляющие сигналов режимных парамет;
ров процесса теплообмена (давления, температу;
ры, расхода и др.) являются стохастическими
процессами. Следовательно, решение задачи
идентификации тех случайных процессов и объ;
ектов, которые характеризуют параметры этих
нарушений, принципиально может быть обеспе;
чено на основе методов распознавания [9, 10, 11],
разработанных на основе концепции ИИ [12].
Во;вторых, ряд базовых физических моделей,
корреляций и замыкающих соотношений, реали;
зованных в указанных кодах улучшенной оцен;
ки, как это отмечается, в частности, в (13 – 14),
основывается на физических представлениях о
теплогидравлических процессах более чем трид;
цатилетней давности.
Анализ работ по кризису теплоотдачи при ки;
пении в пучках стержней [3] показывает, что из;за
неравномерности распределения теплогидравли;
ческих параметров потока по сечению обогревае;
мых стержневых сборок, кризисные условия пер;
воначально возникают лишь в отдельных,
горячих ячейках.
Результаты прямого измерения распределения
теплогидравлических параметров теплоносителя
по сечению пучка стержней, полученные в рабо;
те [15], могут быть использованы при оценке су;
ществующих методов расчета параметров потока
по ячейкам [16] и зависимостей для расчета в
стержневых сборках [17;21].
С учетом сформулированных проблемных за;
дач в настоящей работе:
1. Выполнено исследование локальных зна;
чений параметров потока по ячейкам пучка при
увеличении тепловых нагрузок вплоть до кризиса
теплоотдачи, а также проведен анализ состояния
исследований КТП с оценкой различных подхо;
дов к обобщению экспериментальных данных.
2. Представлены результаты разработки ал;
горитмов распознавания КТП в ТВС на основе
ИНС.
В настоящей работе был исследован рабочий
участок, представляющий собой пучок из семи
стержней диаметром 6 мм, длиной 1,3 м, поме;
щенный внутрь шестигранного вытеснителя раз;
мером 24 мм. Обогрев пучка (равномерный по
длине и сечению) осуществлялся на длине 1 м.
Сечение канала условно разбивалось на ячейки,
из которых выделялись три характерные: цент;
ральная, боковая и угловая (рис. 1). Кризис теп;
лоотдачи фиксировался автоматически по скачку
температуры стенки любого из стержней на
20...30 oС. Методика и техника проведения экс;
периментов по исследованию распределения па;
раметров теплоносителя по сечению пучка рас;
смотрены в работе [15].
Поскольку не представлялось возможным ис;
следовать распределение параметров потока в
пучке в момент возникновения кризиса теплоот;
дачи, значения массовой скорости и расходного
паросодержания теплоносителя в ячейках ρwi и xi
получали в предкризисных режимах. Среднее в
пучке паросодержание x отличалось от его кри;
тического значения xкр на 0,025…0,05.
Значения массовой скорости и энтальпии теп;
лоносителя в ячейках в момент наступления кри;
Рис. 1. Сечение экспериментального участка.
Ячейки: 1 – центральная; 2 – боковая; 3 – угловая.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 69
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
зиса получали путем экстраполяции кривых на
графиках ρwi / ρw = f (x) и (xi – х) = f (x) в сторону
увеличения х до xкр (рис. 2). Если кризиса тепло;
отдачи не удавалось достичь при постоянной
тепловой нагрузке q = const и переменной эн;
тальпии воды на входе iвх = var, графики строились
по данным, полученным при tвх = const и q = var.
Правомерность представления на одном графике
данных при различных значениях q обусловлена
тем, что согласно [16], а также нашим исследова;
ниям изменение тепловой нагрузки даже на 50%
при прочих равных условиях практически не ока;
зывает влияния на распределение теплогидрав;
лических параметров теплоносителя по сечению
пучка стержней в области положительных значе;
ний x.
Всего был зафиксирован 31 кризис теплоотдачи
при кипении в диапазоне ρw = 300…2000 кг/(м2с),
p = 6,0...14,0 МПа, qкр = 0,3...2,34 МВт/м2 (при
p = 6,0 МПа – 7, при p = 9,0 МПа – 13 и при
p = 14,0 МПа – 11 значений qкр).
Термопары, фиксировавшие усредненную по
периметру температуру стержней, не позволяли
экспериментально определить ячейку, в которой
возникал кризис. Вместе с тем результаты изме;
рения параметров потока в ячейках канала и
фиксация стержней, на которых возникал кризис
(9 раз на центральном стержне, 7 раз одновре;
менно на центральном и периферийном, в ос;
тальных случаях – на периферийном), позволя;
ют выделить центральную ячейку как наиболее
опасную с точки зрения возникновения кризиса
теплоотдачи. Рассчитанные по рекомендациям
[22] во всех исследованных режимах имеют
минимальные значения в центральной ячейке.
На рис. 3 представлены результаты сопоставле;
ния опытных данных по кризису теплоотдачи в
центральной ячейке с данными для труб [22] как
наиболее полно исследованной формы канала.
Поводом к такому сопоставлению послужило от;
сутствие у исследователей единого мнения о воз;
можности распространения зависимостей для
расчета qкр в каналах простой формы на пучки
стержней. Авторы [23, 24] считают, что в пределах
исследованных ими режимных параметров
(18…21 МПа) можно рассчитывать qкр в пучках
стержней по зависимостям для труб. Авторы [19;
21] высказывают мнение о том, что кризис кипе;
ния в пучке можно рассчитывать по зависимос;
тям для труб только в случае равенства единице
предложенных ими коэффициентов неравноцен;
ности “горячих” ячеек. Авторы [17, 25] говорят о
необходимости разработки специальных зависи;
мостей для определения КТП в “горячей” ячейке.
На рис. 3, а, б приведены зависимости qкр = f (x)
для двух режимов, показывающие, что характер
зависимости КТП в ячейке пучка стержней от ре;
жимных параметров соответствует характеру зави;
Рис. 2. Распределение массовой скорости и относительной энтальпии по ячейкам пучка при
p = 6 МПа, ρρw = 1500 кг/(м2 · с). I – q = 1,5 МВт/м2; II – 1,75; III – 2; IV – 2,14; 1–3 – номера ячеек.
70 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
симости для труб (штриховыми линиями показа;
ны значения граничного паросодержания ).
Сопоставление значений qкр в ячейке и в трубе по;
казало, что при высоком давлении (p = 14,0 МПа)
Рис. 3. Сопоставление экспериментальных значений критического теплового потока с расчетными
, рекомендованными для труб [22]. а – ρρw = 1000 кг/(м2c), p = 14 МПа;
б – 1500, 14; в – ρρw = 750�2000 кг/(м2c); 1 – p = 14 МПа; 2 – p = 9 МПа; 3 – p = 6 МПа
(светлые точки – расчет по данным [22]; темные точки – расчет на основе RELAP�5 MOD 3).
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 71
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
отличие ячейки стержневой сборки от трубы
практически не сказывается на КТП; с уменьше;
нием давления qкр в ячейке уменьшается по срав;
нению со значениями, рекомендованными для
труб, и при p = 6,0 МПа разница между ними со;
ставляет 20…30% (рис. 3, в).
Сопоставление указанных экспериментальных
значений критического теплового потока, полу;
ченных в “горячей” ячейке ТВС с соответствующи;
ми значениями КТП, которые были рассчитаны на
основе экспериментальных корреляций, реализо;
ванных в коде RELAP;5 / MOD3 применительно к
условиям теплогидравлически эквивалентного ци;
линдрического канала, показало следующее. В об;
ласти высоких давлений при p = 14,0 МПа отличие
критических плотностей теплового потока, экспери;
ментально полученных в стержневой сборке, от со;
ответствующих расчетных данных для трубы, обес;
печиваемых верифицируемым кодом, находится на
уровне примерно 25%, причем RELAP;5 / MOD 3
дает завышенные значения КТП. При снижении
давления в ТВС эти различия возрастают: при p = 6
МПа значения КТП, рассчитанные на основе кода
RELAP;5 / MOD 3, завышены относительно дан;
ных эксперимента на 40…50 %.
Полученное соотношение КТП в трубах и эле;
ментарных ячейках пучков стержней, а также влия;
ние на него абсолютного давления, по;видимому,
обусловлено такими же факторами, воздействие ко;
торых приводит к отличию значений qкр в трубах и
кольцевых каналах [26]. Во;первых, специфика
формы элементарных ячеек предполагает наличие
сравнительно узких мест в зазорах между стержня;
ми. Близкое расположение обогреваемых стенок в
них способствует образованию паровых включений,
соизмеримых с шириной зазора, и снижению кри;
тической плотности теплового потока в области
низких давлений. С ростом же давления вероятность
образования таких паровых включений снижается
вследствие уменьшения удельного объема пара. Во;
вторых, при положительных паросодержаниях про;
является влияние касательных напряжений на гра;
нице раздела жидкой и паровой фаз, понижающее
критический тепловой поток на выпуклых
поверхностях по сравнению с вогнутыми. По
аналогии с кольцевыми каналами можно напомнить
результаты опытов с двусторонним обогревом,
которые показали, что при x > 0 кризис теплоотдачи
возникает сначала на внутренней поверхности [27,
28]. С увеличением давления влияние последнего
фактора также снижается вследствие уменьшения
поверхностного натяжения на границе раздела жид;
кой и паровой фаз.
Полученные данные были также использова;
ны для анализа эмпирических поправок, учиты;
вающих неравномерность подогрева теплоноси;
теля по ячейкам стержневой сборки при расчете
КТП. На рис. 4 показано сопоставление опытных
значений отношения прироста энтальпии тепло;
носителя по длине канала в “горячей” централь;
ной ячейке ΔiГ к среднему Δin с рассчитанными
по [17;21] для типичного режима: массовая ско;
рость ρw = 1000 кг/(м2с), давление p = 6,0 МПа,
плотность теплового потока q =1 МВт/м2. Из
рисунка видно, что определенная опытным пу;
тем неравномерность распределения теплогид;
равлических параметров пароводяного потока по
сечению пучка значительно отличается от рас;
Рис. 4. Сопоставление опытных значений относи�
тельного прироста энтальпии теплоносителя в
“горячей” ячейке с рассчитанными по различ�
ным методикам. 1 – [4, 7]; 2 – [3]; 3 – [5, 6]; 4 –
программа “Пучок 2С” по данным работы [17]; 5 –
эксперимент.
72 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
считанной с поправками; энтальпия в “горячей”
ячейке существенно ближе к среднепучковой,
чем к рассчитанной с поправками.
Характерно, что сравнение опытных значений
qкр с рассчитанными по формулам с этими по;
правками дало неудовлетворительные результа;
ты. Так, погрешности расчета по формуле [17]
составили ΔN = –42,0% и σN = 26,0% (для 87%
опытных точек), по формуле [18] – соответствен;
но 33,2 и 21,8% для 57% опытных точек (число
точек ограничивалось рекомендованными для
этих формул диапазонами параметров).
Расчет по формулам, базирующимся на усред;
ненных по сечению параметрах, показал сущест;
венно лучшие результаты: с помощью формул
[29, 30] вполне удовлетворительно удалось опи;
сать 57% данных. Средние арифметическая и
квадратичная ошибки составили для первой
формулы 3,6 и 10,8%, для второй – 0,5 и 12,4%.
Тем не менее следует отметить очевидность не;
перспективности метода расчета КТП в пучках
стержней по зависимостям, использующим сред;
ние по сечению параметры, поскольку отличие
параметров “горячей” ячейки от средних по се;
чению может быть значительным.
Как видно из рис. 4, программный комплекс
“Пучок 2С”, обеспечивающий двумерное решение
задачи распределения параметров потока по сече;
нию пучка, в отличие от одномерных поправок
удовлетворительно описывает данные локальных
измерений в “горячей” центральной ячейке иссле;
дованной стержневой сборки. Такие же результаты
были получены и для остальных ячеек пучка [31].
Использование результатов локальных измерений
параметров потока по сечению пучка позволило
удовлетворительно описать опытные данные по кри;
зису теплоотдачи расчетной зависимостью, предло;
женной в работе [17] для режимов пузырькового дви;
жения пароводяной смеси и движения кипящей
пленки в кольцевом режиме. При этом поправка на
неравномерность распределения параметров потока
была исключена, а средние значения массовой ско;
рости и энтальпии заменялись их опытными значе;
ниями в “горячей” центральной ячейке. Средние
арифметическая и квадратичная ошибки для 87%
опытных точек составили 2,5 и 22%.
Таким образом, представляется возможным
при вычислении критического теплового потока
в стержневых сборках определять локальные зна;
чения параметров потока в ячейках по расчетной
теплогидравлической программе “Пучок 2С”.
Контроль температурных режимов теплоотда;
ющей поверхности, выполнявшийся в процессе
экспериментов, подтвердил, что все характерные
фазы перехода теплоотдающей поверхности от
конвективной теплоотдачи к режиму пузырько;
вого кипения и далее вплоть до КТП однозначно
характеризуются параметрами автоспектральной
плотности (АСП) гидроакустического сигнала в
кипящей жидкости [9;11].
Верификация КТП в пучке стержней с ис;
пользованием признакового пространства АСП
сигналов акустического шума в потоке кипящего
теплоносителя [11] в сочетании с компьютерной
реализацией алгоритмов автоматического рас;
познавания на основе методологии ИНС [12–14]
этой физически нечеткой (в силу ее вероятност;
ной природы) верхней границы пузырьковой
структуры двухфазного потока в ТВС до настоя;
щего времени, судя по опубликованным рабо;
там, не выполнялась.
Фиксация КТП в сборке обеспечивалась акус;
тическими измерениями [9–11] и контролирова;
лась по температурным режимам обогреваемых
поверхностей в конце обогреваемой длины пучка.
Сигналы датчиков динамического давления, ус;
тановленного в верхней и нижней камерах экспери;
ментальной ТВС, записывались на магнитную лен;
ту измерительного магнитографа Н;046.
Зарегистрированные сигналы в режиме воспроиз;
ведения подавались на входы цифрового спектроа;
нализатора “Bruel&Kjaer;2133”,вычислявшего
оценки АСП в 1/3 октавных спектральных полосах
в диапазоне частот Δf = 0,1...1000,0 Гц, а также спе;
ктроанализатора СК4;3 с фотоприставкой. Цифро;
вой выход спектроанализатора соединялся с вход;
ным портом персонального компьютера IBM PC.
Задача идентификации режимов пузырько;
вого кипения в ТВС, включая кризис теплоот;
дачи, формулируется как распознавание этих
режимов на основе случайных параметров АСП
акустического шума, измеренного в описанной
экспериментальной ТВС (в данной работе пред;
ставлены результаты измерений сигналов динами;
ческого давления в ее верхней камере). Совокуп;
ность распознаваемых теплогидравлических
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 73
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
режимов Ai, i = 1,2,...,M образует множество распоз;
наваемых классов A = {A1, A2,...,AM}, каждый эле;
мент которого является определенным типом
теплогидравлического режима. В рассматривае;
мой модели распознавания таких классов тепло;
гидравлических режимов пять: A1 – конвекция;
A2 – начало кипения; A3 – развитое пузырьковое
кипение; A4 – режим, непосредственно предше;
ствующий кризису теплоотдачи и соответствую;
щий плотностям теплового потока q = (0,9...0,95)
qкр; A5 – кризис теплоотдачи, т.е. в рассматривае;
мой системе обозначений M = 5.
Каждое конкретное состояние диагностируемой
ТВС характеризуется совокупностью Bj, j = 1,2,...,T
(T >> M) случайных АСП акустического шума и
образует подлежащее распознаванию множество
B = {B1,B2,...BT}. Элемент множества B характе;
ризуется совокупностью признаков теплогидрав;
лического режима ТВС, которыми являются па;
раметры АСП акустического шума. Указанная
совокупность признаков теплогидравлических
режимов образует соответствующее множество
XN = {x1,x2,...,xN}, причем каждая конкретная ре;
ализация множества XN представляется в виде
случайного N – мерного вектора. Множество при;
знаков XN, которыми описываются объекты мно;
жества B характеризует N мерное пространство
признаков, в котором объекты классов A занимают
некоторые области. При дискретном рассмотрении
признаков для каждого из них xk существует сово;
купность градаций l = 1,2,...,R, которая образует
множество .
В качестве примера информационной значи;
мости спектральных параметров АСП акустичес;
кого шума в исследованном диапазоне парамет;
ров процесса теплоотдачи на рис. 5 представлены
результаты синхронной регистрации температур;
ного режима продольно;омываемой стержневой
сборки электрообогреваемых имитаторов ТВЭЛ.
Рис. 5. Результаты синхронной регистрации температуры стенки в выходном сечении эксперимен�
тального участка и АСП акустического шума для пяти распознаваемых теплогидравлических режимов
при значении параметров процесса: P = 6,86 МПа, ρρw = 2000 кг/(м2с), 154 oС
x – среднее массовое паросодержание.
74 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
С учетом изложенного решаемая в настоящей
работе задача распознавания случайных объек;
тов АСП акустического шума для пяти указанных
теплогидравлических режимов – формулируется
следующим образом:
– каждый из теплогидравлических режимов
Ai, i = 1,2,...,M, описываемых множеством XN ди;
агностических признаков, представленных, на;
пример, в бинарной форме, занимает в N – мер;
ном пространстве признаков некоторую область;
– номер i Є M области в указанном N – мер;
ном пространстве признаков подлежит автома;
тическому распознаванию.
Известно [13], что методология ИНС как об;
ласть нейроинформатики в теории ИИ [12] прин;
ципиально обеспечивает разработку интеллекту;
альных алгоритмов распознавания случайных
объектов средствами математического моделиро;
вания нейрофизиологических процессов, анало;
гичных тем, которые происходят в нейронах –
нервных клетках живых существ. При этом мно;
гослойные нейрокомпьютерные сетевые модели,
являясь системами параллельной обработки ин;
формации, принципиально обладают способнос;
тью не только к обучению и распознаванию, но
также и к обобщению накопленных знаний.
В контексте сформулированной задачи распоз;
навания в настоящей работе реализована ИНС
Хэмминга [14], состоящая из двух слоев (рис. 6).
Первый и второй слои имеют по m нейронов, где
m – число образцов. Нейроны первого слоя
имеют по n синапсов, соединенных со входами
сети (образующими фиктивный нулевой слой).
Нейроны второго слоя связаны между собой
ингибиторными (отрицательными обратными)
синаптическими связями. Единственный синапс
с положительной обратной связью для каждого
нейрона соединен с его же аксоном.
Идея работы сети состоит в нахождении рассто;
яния Хэмминга от тестируемого образа до всех об;
разцов.Расстоянием Хэмминга называется число
отличающихся битов в двух бинарных векторах.
Сеть должна выбрать образец с минимальным рас;
стоянием Хэмминга до неизвестного входного сиг;
нала, в результате чего будет активизирован только
один выход сети, соответствующий этому образцу.
На стадии инициализации весовым коэффи;
циентам первого слоя и порогу активационной
функции присваиваются следующие значения:
, i=0...n\1, k=0...m\1,
Tk = n / 2, k = 0...m\1.
Здесь xi
k – i;ый элемент k;ого образца.
Весовые коэффициенты тормозящих синап;
сов во втором слое берут равными некоторой ве;
личине 0 < εε < 1/m. Синапс нейрона, связанный
с его же аксоном, имеет вес +1.
Алгоритм функционирования сети Хэмминга
следующий:
1) На входы сети подается неизвестный вектор
X = {xi:i=0...n\1}, исходя из которого рассчитыва;
ются состояния нейронов первого слоя (верхний
индекс в скобках указывает номер слоя):
, j=0...m\1.
После этого полученными значениями ини;
циализируются значения аксонов второго слоя:
yj
(2) = yj
(1), j = 0...m\1
2) Вычислить новые состояния нейронов вто;
рого слоя:
, k j, j=0...m\1
и значения их аксонов:
, j=0...m\1.(2) (2)( 1) ( 1)j jy p f s p⎡ ⎤+ = +⎣ ⎦
1
(2) (2)
0
( 1) ( ) ( )
m
j j k
k
s p y p y p
−
=
+ = − ε∑
1
(1) (1)
0
n
j j ij i j
i
y s w x T
−
=
= = +∑
2
k
i
ik
xw =
Рис. 6. Структурная схема сети Хэмминга.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 75
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Функция активации f имеет вид сигмоидального
порога, причем ее максимальное значение F должно
быть достаточно большим, чтобы любые возможные
значения аргумента не приводили к насыщению.
3) Проверить, изменились ли выходы нейронов
второго слоя за последнюю итерацию. Если да –
перейди к шагу 2. Иначе – останов программы.
На основе рассмотренной модели ИНС Хэм;
минга выполнено распознавание АСП акустичес;
кого шума с использованием 28;ти спектральных
признаков, каждый из которых имел 70 градаций
спектральной интенсивности для пятиэлементно;
го множества А1 – А5. Получена надежность пра;
вильной идентификации каждого из этих тепло;
гидравлических режимов в ТВС, близкая к 100 %.
В процессе проведения экспериментальных
исследований кризисов теплоотдачи в рассмот;
ренной ТВС в некоторых экспериментальных ре;
жимах (при определенных значениях p, ρw, iвх) в
ряде случаев был обнаружен факт пережога по;
верхности ТВЭЛ при значениях q , существенно
меньших (в 2…3 раза), расчетной величины qкр,
определяемой на основе кода RELAP;5 / MOD 3.
Исследование параметров АСП акустического
шума в экспериментальной ТВС подтвердило,
что указанные аномально низкие значения qкр
были достигнуты в режиме ТАК [32–37]. С уче;
том отмеченного влияние ТАК на qкр и особенно;
стей развития теплогидравлических процессов в
экспериментальной ТВС к указанному пятиэле;
ментному множеству А1 – А5 был добавлен класс
А6, который соответствует кризису теплоотдачи в
парогенерирующем канале в условиях высокоча;
стотной колебательной неустойчивости.
Таким образом, в настоящей работе был рас;
смотрен также и другой аспект проблемы вери;
фикации кризисов теплоотдачи в кипящих кана;
лах. В дополнение к изложенному в работе были
поставлены следующие задачи:
1. Обнаружить эффект влияния ТАК в КА на
условия повреждения теплоотдающей поверхно;
сти, факт разрушения которой в ряде случаев мо;
жет быть ошибочно принят за наступление кри;
зиса теплоотдачи.
2. Показать, что влияние ТАН на теплоотда;
чу с поверхности ТВЭЛ может быть весьма су;
щественным, хотя ни один из существующих
теплогидравлических кодов это влияние принци;
пиально не учитывает и не предусматривает воз;
можности предсказания ТАК.
Исследования ТАК в ПГ каналах в условиях вы;
нужденного движения теплоносителя, выполнен;
ные в последние три десятилетия в связи с запро;
сами ряда областей новой техники, показали, что
процесс кипения на теплоотдающей поверхности
при определенных условиях сопровождается ин;
тенсивными полигармоническими колебаниями
давления двухфазного потока звукового диапазона
частот, амплитуды которых могут достигать значе;
ний, составляющих 50…100 % и более от величины
статического давления теплоносителя в канале, и
являться непосредственной причиной разрушения
КА [32]. В настоящее время ТАН ПГ каналов рас;
сматривается [33] в качестве одного из главных
факторов, ограничивающих форсирование мощ;
ности и создание новых типов теплообменных ус;
тройств. Вместе с тем ТАН в двухфазных потоках
продолжает оставаться одним из наименее изучен;
ных видов теплогидравлических колебательных
процессов в ПГ каналах. Известно, что математи;
ческие модели ТАН, такие, например, как [34], в
основу которых положены передаточные функции
кипящего канала, рассматриваемого как колеба;
тельная система с обратными связями, предназна;
чены только для предварительной априорной
оценки предполагаемых границ возможного воз;
никновения этих полигармонических колебаний
давлений высокой интенсивности. С другой сто;
роны, компьютерная оперативная диагностика
ТАН [36, 37], реализуемая непрерывно в процессе
эксплуатации теплообменного устройства, ставит
своей задачей надежное обнаружение начальных
фаз ТАК и недопущение развития этого вида гид;
родинамической колебательной неустойчивости.
В настоящей работе экспериментальное ис;
следование динамики возникновения и развития
ТАК на основе анализа частотной структуры
АСП акустического шума в ПГ канале, а также
разработка метода автоматического распознава;
ния областей ТАН выполнены в каналах кольце;
вой геометрии: (20х10) ·10–3 м с длиной обогре;
ва = 0,12 м (ПГ канал №1) и (14х10) ·10–3 м с
0,60 м (ПГ канал №2), – в диапазонах низких
(давления p = 0,098…0,98 МПа; массовые скоро;
сти ρw = 500…5000 кг/м2с, входного недогрева
=0…100 К) и высоких (p = 0,98…9,8 МПа;
76 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
ρw = 500…2500 кг/м2с, = 0…100 К) парамет;
ров потока. Каждый канал образован наружным
цилиндрическим кожухом и коаксиальным теп;
ловым имитатором ТВЭЛ – трубой из нержавею;
щей стали 1х18Н10Т с толщиной стенки 0,5 мм
указанных диаметра и длины. Приемная поверх;
ность высокотемпературных измерительных гид;
рофонов, установленных в наружном цилиндри;
ческом кожухе каждого из кольцевых каналов,
имеет непосредственный контакт с теплоносите;
лем. Описание экспериментального стенда, ха;
рактеристики гидрофонов и методика экспери;
ментов рассмотрены в работах [36, 37]. Во всех
экспериментах, проводившихся в условиях p, ρw,
= const и q = var, осуществлялась синхронная
регистрация tст обогреваемого трубчатого элемен;
та в его выходном кризисном сечении, а также из;
мерение АСП акустического шума и его интег;
ральной интенсивности Iзв во всех подлежащих
автоматическому распознанию классах теплогид;
равлических режимов ПГ канала: А1 – конвекции,
А2 – начале кипения, А3 – развитом пузырьковом,
А4 – нестабильном пленочном кипении, А5 – кри;
зисе теплоотдачи, а также А6 – режиме ТАН.
Согласно данным работ [35, 36], а также [37], в
которой представлены результаты синхронной
регистрации температуры поверхности рабочего
элемента tст = ϕ(q) и Iзв = ϕ(q) в ПГ канале №1,
кипящий участок с тепловым имитатором ТВЭЛ
в режиме развитого пузырькового кипения
отделен от остальных участков контура циркуля;
ции границами отражения акустических колеба;
ний с различными значениями волновых сопро;
тивлений. Известно [32], что акустические коле;
бания в трубе с границами отражения на ее кон;
цах возможны только на дискретном
гармоническом ряде собственных резонансных
частот fn = nc / (2L), где n = 1, 2, 3,... – порядко;
вый номер гармоники колебания; L – длина тру;
бы, c – скорость звука. Как следует из данных
экспериментов [36, 37], парогенерирующий ка;
нал, подобно резонатору типа “узкая труба”, в
широкополосном шуме развитого пузырькового
кипения выделяет и резонансно усиливает коле;
бания на его собственных резонансных частотах.
С ростом паросодержания в канале, которое на;
блюдается при последующем наращивании q, из;
меняется значение скорости звука c в парожид;
костном столбе, а, следовательно, изменяются и
его резонансы. В результате дальнейшего роста q,
увеличения паросодержания и изменения скоро;
сти звука в парожидкостном потоке значения
возможных резонансных колебательных частот
выходят за границы частотной полосы спектра
шума кипения и акустические резонансы паро;
жидкостного столба становятся невозможными.
При этом конкретные условия резонанса паро;
жидкостного столба в определенном диапазоне
паросодержаний потока определяются сочетани;
ем режимных параметров процесса p, ρw, Δtнед. В
развитие изложенной резонансной модели ТАН
на рис.7 представлено влияние недогрева тепло;
носителя на области ТАН ПГ канала №1, кото;
рые проявляют себя как зоны резонансного воз;
Рис. 7. Влияние ΔΔТнед на области ТАН в ПГ канале №1.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 77
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
растания Iзв. Экспериментальным точкам с номе;
рами на рис.7 соответствуют одноименные АСП,
представленные на рис.8. Как следует из этих
данных, во всех экспериментах с существовани;
ем полигармонических ТАК снижение Δtнед пере;
мещает область ТАН в зону меньших тепловых по;
токов. При этом повышение температуры
теплоносителя в ПГ канале, приводящее к росту па;
росодержания и, следовательно, увеличению
сжимаемости двухфазного потока обусловливает
достижение необходимых для параметричесокого
усиления ТАК (за счет изменения скорости звука
синхронно с колебаниями [36, 37]) значений
паросодержания в зоне меньших тепловых потоков.
Действительно, анализ данных, представленных
на рис.7, 8, свидетельствует о том, что все АСП в
пределах ТАН имеют сходную частотную структуру
с преобладанием низкочастотной гармонической
составляющей f1 = 500 Гц и дискретным рядом гар;
моник f2 = 1000 Гц, f3 = 1500 Гц и f4 = 2000 Гц. Спек;
тральные составляющие со случайной шумовой
структурой в этих АСП практически подавляются,
что свидетельствует об управляющем воздействии
этого резонансного колебания на процесс кипения
в предстеночном слое теплоотдающей поверхности.
На рис.9 представлены оссциллограммы и соответ;
ствующие им АСП акустического шума для экспе;
риментальных точек 12 и 14 на рис.7. Характерно,
что первая из этих осциллограмм соответствует об;
ласти прямого возбуждения ТАК как стоячей вол;
ны, когда парожидкостный столб в кипящем кана;
ле выделяет и резонансно усиливает колебания на
его собственных резонансных частотах. Вторая из
осциллограмм соответствует параметрическому
усилению [36, 37] стоячей волны на более низких
частотах в связи с ростом паросодержания потока.
Исходя из вышеизложенного, физически
обоснованной представляется следующая модель
динамики пристенного слоя кипящей поверхно;
сти, которая обусловливает механизм возможно;
го разрушения кипящей поверхности в режиме
пузырькового кипения в условиях описанного
резонансного усиления ТАК. Повышение давле;
ния в пучностях стоячей волны приводит к сни;
жению величены qкр (особенно в области высо;
ких давлений) или подавлению процесса
Рис. 8. Влияние недогрева теплоносителя на час�
тотную структуру АСП акустического шума в
ПГ канале.
Рис. 9. Осциллограммы ТАК в режимах: прямого
возбуждения ТАК (а), параметрического усиления
ТАК (б).
кипения в пучностях стоячей волны (рис. 11
б) приводит к снижению интенсивности тепло;
отдачи в области локальных максимумов давле;
ния на теплоотдающей поверхности, которые
воздействуют на пузырьковую структуру двух;
фазного пристенного слоя с частотой первой
(или нескольких) наиболее интенсивных гармо;
нических составляющих ТАК. Следствием сни;
жения qкр, а также подавления кипения в узлах
стоячей волны является снижение интенсивнос;
ти теплоотдачи, которая сопровождается рос;
том температуры кипящей поверхности в облас;
ти максимума давления и интенсивным
термоциклированием поверхности нагрева с час;
тотой ТАК, которое обусловливает разрушение
кипящей поверхности. Результаты распознава;
ния ИНС класса А6, соответствующего режиму
ТАК, в котором были отмечены аномально низ;
кие значения qкр, подтверждают обоснованность
этой модели разрушения ТВЭЛ.
На рис.10 представлены фотографии теплоот;
дающих поверхностей ПГ каналов №№1, 2, ил;
люстрирующие характер их разрушения после
наступления резонансных ТАК со следующими
параметрами: а) – ПГ канал №1 p = 0,294 МПа;
= 40 К; ρw = 2000 кг/м2с; q = 1,7 МВт/м2,
q/qкр = 0,33; скорость звука с = 54,86 м/с; длина вол;
ны ТАК на поверхности ТВЭЛ λ = 0,034 м; рас;
четное значение частоты этой волны: f = c/λ = 1613 Гц;
б) – ПГ канал №2 p = 6,86 МПа; = 84 К;
ρw = 1000 кг/м2с; q = 1,4 МВт/м2, q/qкр = 0,42; ско;
рость звука c = 213,36 м/с; длина волны ТАК на по;
верхности ТВЭЛ λ1 = 0,20 м, λ2 = 0,04 м; расчетные
значения частот этих волн: f1 = c/λ1 = 1066 Гц,
f2 = c/λ2 = 5330 Гц; f2 / f1= 5.
На рис.11 представлены АСП зарегистриро;
ванные при разрушении указанных ТВЭЛ. Ха;
рактерно, что для каждого из этих случаев рас;
стояние между областями пережога на каждом из
ТВЭЛ соответствует расчетной длине волны в
экспериментальном канале и корреспондируется
с изложенной резонансной моделью ТАК.
Выводы
1. Результаты локальной верификации КТП
в стержневой сборке ТВЭЛ свидетельствуют о су;
щественном расхождении экспериментальных
78 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Рис. 10. Характер разрушения ТВЭЛ
в режимах ТАК.
Рис. 11. Частотная структура АСП акустического шума при разрушении ТВЭЛ
(а – ПГ канал №1, б – ПГ канал №2).
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 79
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
данных с расчетными значениями этого параме;
тра, получаемыми на основе кода RELAP;5 /
MOD 3 в области аварийных (низких) давлений.
2. Режимы ТАН в парогенерирующих кана;
лах приводят к разрушению ТВЭЛ при сущест;
венно более низких, чем в отсутствие высокочас;
тотной колебательной неустойчивости,
значениях теплового потока.
3. Возможность определения режимов ТАН,
представляющих реальную опасность с точки
зрения возможности разрушения ТВЭЛ уже в ре;
жиме развитого пузырькового кипения, кодом
RELAP;5 / MOD 3 не предусмотрена.
4. Методы нейроинформатики с использова;
нием ИНС являются эффективным средством
распознавания случайных диагностических сиг;
налов и могут быть использованы не только в за;
дачах диагностики оборудования АЭС, но и в за;
дачах локальной верификации современных
теплогидравлических кодов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нигматулин Б.И., Мелихов О.И., Соловьев
С.Л. Состояние и развитие отечественных систем;
ных теплогидравлических кодов для моделирова;
ния аварийных и нестационарных процессов на
АЭС с ВВЭР// Теплоэнергетика;2000.№3.;С.17;20.
2. Мигров Ю.А., Соловьев С.Л. Теплогидравли;
ческие расчетные коды нового поколения. Общая
характеристика и перспективы развития// Тепло;
физические аспекты безопасности АЭС. Теплоги;
дравлические коды для энергетических реакторов
(разработка и верификация) / Сб. тез. док. конф.
“Теплофизика ; 2001”, ; Обнинск, 2001.
3. Бобков В.П., Смогалев И.П. О точности
описания различными кодами критических теп;
ловых потоков в пучках стержней // Теплоэнер;
гетика. ; 2001. №3. ; С. 21;28.
4. Абагян А.А., Воронин Л.М. Филимонцев
Ю.Н. Проблемные вопросы эксплуатации АЭС.
// Материалы 2;й Международной конференции
“Безопасность, эффективность и экономика
атомной энергетики”, ; Москва, ВНИИАЭС. –
2001. – с.49;52.
5. Морозов В.И. Приоритетные направления
внедрения диагностического обеспечения на АЭС. –
Атомная энергия. – 2000. – Т.88. – №4. – с.311;313.
6. Корниенко К.А., Аркадов Г.В., Финкель Б.М.,
Усанов А.И. Создание и внедрение систем диа;
гностики на АЭС с ВВЭР. // Материалы 2;й
Международной конференции “Безопасность,
эффективность и экономика атомной энергети;
ки”, ; Москва, ВНИИАЭС. – 2001. – с.166;169.
7. Калинушкин А.Е., Митин В.И., Семченков
Ю.М. Создание экспертных систем для ядерной
энергетики. – Атомная техника за рубежом. –
1990. ; №7. – с.3;12.
8. Шараевский И.Г., Домашев Е.Д., Архипов А.П.
и др. Метод верификации начала вскипания тепло;
носителя в каналах ядерного реактора // Пром.
теплотехника. – 2001. – т.23. – №4;5. – С.114;121.
9. Шараевский И.Г., Письменный Е.Н., Дома6
шев Е.Д. и др. Возможности совершенствования
компьютерных систем контроля АЭС на основе
методов искусственного интеллекта. // Пром.теп;
лотехника. – 2000. – Т.22. ; №1. – с.70;77.
10. Шараевский И.Г. Метод распознавания на;
чала вскипания теплоносителя в реакторе ВВЭР
на основе байесовского классификатора ней;
тронных шумов // Пром.теплотехника. – 1999. –
Т.21. ; №6. – с.69;75.
11. Шараевский И.Г. Распознавание режи;
мов течения двухфазного потока в каналах
ядерного реактора по шумам технологических
параметров. // Пром.теплотехника. – 2000. –
Т.22. ; №1. – с.53;59.
12. Luger G. Artifical intelligence. Addison;
Wesley UK, 2002.
13. Cichocki A., Unbehauen R. Neural networks for
optimization and signal progressing. N.Y.: Wiley, 1993.
14. Lippmann R. An introduction to computing
with neural nets // IEEE ASSP Magazine, 1987,
April. – pp. 4;22.
15. Орнатский А.П., Маевский Е.М., Архипов А.П.
Исследование распределения массовой скоро;
сти и энтальпии теплоносителя по сечению се;
мистержневого пучка. – Теплоэнергетика, 1981,
№ 10, с. 64;66.
16. Лахи Р. Т., Ширалкар Б. С., Радклиф Д. В.
Распределение массовой скорости и энтальпии в
пучке стержней для однофазного и двухфазного
потоков. ; Тр. амер. о;ва инж.;механиков. Сер. С,
1971, т. 93, № 2, с. 64;78.
17. Смолин В. Н., Поляков В. К. Методика расче;
та кризиса теплоотдачи при кипении теплоносите;
ля в стержневых сборках. ; В кн.: Семинар ТФ;78.
Теплофизические исследования для обеспечения
надежности и безопасности ядерных реакторов во;
доводяного типа. ; Будапешт: 1978, т. 2, с. 475;486.
18. Полянин Л. Н. Расчет критической мощно;
сти тепловыделяющих каналов сложной формы. ;
Атомная энергия, 1977, т. 42, вып. 6, с. 457;460.
19. Ефимов В. А. Исследование кризиса кипе;
ния в модели пучка стержней. ; Теплоэнергетика,
1966, № 1, с. 59;64.
20. Ефимов В. А., Трутнев Д. П., Марченко Л. Д.
Изучение кризиса кипения воды в пучках стерж;
ней. – В кн.: Теплообмен, гидродинамика и теп;
лофизические свойства веществ. – М.: Наука,
1968, с. 60;68.
21. Исследование критических тепловых пото;
ков в пучках стержней применительно к реакто;
рам типа ВВЭР/ Ю. А. Безруков, В. И. Астахов,
Л. А. Салий и др. ; В кн.: Семинар ТФ;74. Иссле;
дования критических тепловых потоков в пучках
стержней. ; М.: 1974, с. 57;66.
22. Рекомендации по расчету кризиса теплоот;
дачи при кипении воды в круглых трубах. ; Пре;
принт ИВТ АН СССР № 1;57: М., 1980;67 с.
23. Зенкевич В.А., Субботин В.И., Троянов М.В.
Критические тепловые нагрузки при продольном
смывании пучка трубок водой, недогретой до
температуры насыщения. ; Атомная энергия,
1958, т. 4, № 4, с. 370;372.
24. Аладьев И.Т., Додонов Л.Д. Критические
тепловые потоки при кипении недогретой воды в
каналах сложной формы (давление 100 ата). ; В
кн.: Конвективный и лучистый теплообмен. ; М.:
Изд;во АН СССР, 1960, с. 65;79.
25. Миронов Ю.В., Сакович Е.В., Шпанский С.В.
Анализ гидродинамики и кризиса теплообмена в
пучках гладких стержней с учетом неравномерно;
сти распределения теплогидравлических параме;
тров по сечению канала. ; В кн.: Семинар ТФ;74.
Исследования критических тепловых потоков в
пучках стержней. ; М.: 1974, с. 189;200.
26. Толубинский В.И. Теплообмен при кипе;
нии. – Киев: Наукова думка, 1980. ; 316 с.
27. Беккер К., Хернборг Г. Исследование усло;
вий возникновения кризиса при течении кипя;
щей воды в вертикальном кольцевом канале. –
Т;р. Амер. о;ва инж.;механиков. Сер. С, 1964,
т. 86, № 3, с. 130;136.
28. Алексеев Г.В., Зенкевич Б.А., Субботин В.И.
Критические тепловые потоки в кольцевых ка;
налах с двухсторонним подводом тепла. – В кн.:
Кризис кипения и температурный режим ис;
парительных поверхностей нагрева. – Л.:
1965, с. 123;127.
29. Миропольский 3.Л., Семин Э.Г., Виноградо6
ва М.Н. Статистические закономерности при ис;
следовании кризиса теплообмена. – Теплоэнер;
гетика, 1969, № 7, с. 49;52.
30. Смолин В.Н., Поляков В.К. Критический
тепловой поток при продольном обтекании пучка
стержней. – Теплоэнергетика, 1967, № 4, с. 54;58.
31. Архипов А.П. Исследование распределения
теплогидравлических параметров потока в пуч;
ках цилиндрических тепловыделяющих стерж;
ней. – Автореф. дис. на соиок. учен. степени
канд. техн. наук. ; Киев: 1981 (КПИ). ; 26 с.
32. Кафенгауз Н.Л. Обзор экспериментальных
исследований термоакустических колебаний при
теплоотдаче к турбулентному потоку жидкости в
трубах // Тр. энергет. ин;та им. Г.М. Кржижанов;
ского. – 1974. – Вып. 4.; с.17;21.
33. Леонтьев А.И., Федоров В.А., Мильман О.О.
Новые направления исследований теплообмена
при создании современных энергетических ус;
тановок // Тр. 2;й Российской национальной
конференции по теплообмену. Т.1. М.:
Изд.МЭИ, 1998. – с. 59;63.
34. Антонюк Н.И., Герлига В.А. Расчетная ме;
тодика определения границ термоакустической
устойчивости // Двухфазные потоки в тепловом
оборудовании атомных электростанций. – Одес;
са, 1988. ; с. 31;32.
35. Ornatskiy A.P., Sharayevskiy I.G. Acoustic
Phenomena Accompanying Boiling of Water in
Annuli under Forced Convection. – Heat Transfer ;
Soviet Research, 1977, 9, N 3. – p.28;34.
36. Ornatskiy A.P., Sharayevskiy I.G. Onset and
Development of Thermoacoustic Oscillations in Forced –
Convection Boiling of Water. – Heat Transfer – Soviet
Research, 1980, 12, N 1. – p.137;144.
37. Шараевский И.Г. Об акустических резо;
нансных колебаниях парогенерирующего ка;
нала // Пром. теплотехника. – 1980. – т.2. –
№6. – с. 24;29.
Получено 23.09.2005 г.
80 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
|