Оптимизация состава активной зоны водо-водяных реакторов связана с расчетом температурных полей микроячеек теплообмена, содержащих отдельные тепловыделяющие элементы. Учет радиационно-кондуктивного теплообмена внутри твэла основан на утверждении, что гелиевый зазор между столбом таблеток топлива и стенкой твэла обладает свойствами абсолютно черного тела. Это неверно, поскольку гелий является одноатомным газом, он не поглощает и не излучает, т.е. прозрачен для теплового излучения. В статье обоснована физическая и математическая модель микроячейки тепловыделяющего элемента водо-водяного ядерного реактора с учетом радиационного теплообмена. В модели учтено, что гелий прозрачен для теплового излучения, а охлаждение твэла осуществляется проточной системой теплоносителя. Реализация модели осуществлена аналитически методом интегральных соотношений Кармана-Польгаузена. Рассчитаны температурные поля столба топливных таблеток и канала теплоносителя, определены температуры боковых поверхностей ячейки и оценено влияние радиационного теплообмена на распределение температуры в ячейке.
Optimization of the core composition of the pressurized water reactors is associated with the calculation of the temperature fields of heat exchange microcells containing separate fuel elements. Taking into account the radiation-conductive heat transfer inside the fuel element is based on the statement that the helium gap between the column of fuel pellets and the wall of the fuel element has the properties of a black body. This is not true as helium is a monatomic gas, it neither absorbs nor emits, i.e. transparent to heat radiation. The article substantiates the physical and mathematical model of a microcell of a fuel element of a pressurized water-cooled nuclear reactor, taking into account radiation heat transfer. The model takes into account that helium is transparent to thermal radiation, and the fuel element is cooled by a flow-through system of the coolant. The implementation of the model is carried out analytically using the Karman-Pohlhausen integral relations method. The temperature fields of the column of fuel pellets and the coolant channel are calculated, the temperatures of the side surfaces of the cell are determined, and the effect of radiation heat transfer on the temperature distribution in the cell is estimated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.