в матеріалі оболонки виникає температурна пульсація, що може викликати втомні явища в матеріалі оболонки. Зазвичай в стаціонарних ядерних реакторах поверхневе бульбашкове кипіння допускають, але в незначно розвиненою ступеня. Допущення поверхневого бульбашкового кипіння дозволяє дещо знизити тиск теплоносія, зберігши при цьому температурний режим активної зони.
Якщо в якому-небудь місці поверхні твела відбудеться підвищення щільності теплового потоку q до деякого значення, званого критичним qкр, то настане криза поверхневого кипіння, бульбашкове кипіння перейде в плівкове. У результаті ця ділянка поверхні тепловіддачі покриється суцільний парової плівкою. Так як теплопровідність пара дуже низька, то для збереження встановленого значення теплового потоку q (теплова потужність зберігається тієї ж) повинен різко підвищитися температурний напір тепловіддачі, тому різко підвищується температура оболонки твела. Це явище зазвичай завершується руйнуванням оболонки. Для його виключення необхідно, щоб найбільший фактичний тепловий потік qmax завжди залишався менше критичного теплового потоку qкр.
Величина qкр складним чином залежить від ряду гідродинамічних і теплових факторів, що характеризують процес тепловіддачі: від роду рідини, стану поверхні тепловіддачі, швидкості і температури середовища, характеру і геометрії потоку, А також тиску середовища.
Залежність qкр=f (pт) має максимум. При кипінні води у великому обсязі цей максимум розташований в діапазоні тисків 5? 10..15? 106 Па. При підході тиску до критичного (в термодинамічній сенсі, тобто до pт=22,115? 106 Па) значення критичної теплового навантаження qкр прагне до нуля. Нижче показана залежність qкр від тиску середовища при кипінні води у великому обсязі (малюнок 2).
Малюнок 2 - Залежність критичної теплового навантаження qкр від тиску pт при кипінні води у великому обсязі
При кипінні води в каналах різної конфігурації крива кілька деформується - зміщується положення і значення максимуму, але характер кривої зберігається. Наприклад, для кільцевих каналів певних параметрів максимум кривої може бути при pт=(14 ... 15)? 106 Па.
При виборі тиску теплоносія необхідно враховувати характер qкр, відповідної прийнятому типом робочих каналів. Бажано, щоб прийняте тиск теплоносія знаходилося в районі максимуму кривої qкр. Це дозволить прийняти до розрахунок можливо велику теплове навантаження, зменшити поверхню тепловіддачі і, таким чином, скоротити габарити активної зони. Запас по кризі кипіння повинен становити
qкр/qmax gt; 1,2 ... 1,5. (3)
Як приклад наведемо мінімальний запас по кризі кипіння для ядерного реактора РБМК - 1000: на одному з фактичних режимів ця величина склала 1,19.
На початковій стадії проектування, коли активна зона реактора ще не розроблена детально, неможливо однозначно рекомендувати діапазон тисків теплоносія pт, в якому буде максимальне значення qкр. У таких випадках можна орієнтуватися на прототипну активну зону.
На закінчення відзначимо, що при роботі ЦНПК вздовж траси першого контуру встановлюється змінний тиск. Максимальний тиск - в напірному патрубку ЦНПК, мінімальне - в його всмоктуючому патрубку. Зазвичай під тиском теплоносія в контурі pт розуміють тиск в тій точці контуру, до якої підключений компенсатор тиску. Найчастіше це гаряча гілка першого контуру, хоча можливі й інші схемні рішення. У цьому випадку слід мати на увазі, що прийняте в розрахунок тиск теплоносія pт може не відповідати тиску в тих ділянках контуру, де температура теплоносія максимальна. Однак гідравлічні опору першого контуру і тиск ЦНПК зазвичай невеликі (порядку 0,4 ... 0,5 МПа). Для спрощення розрахунків розходженням тисків вздовж траси першого контуру можна знехтувати.
Як вже зазначалося, для правильного і повного обліку всіх чинників при виборі тиску теплоносія необхідно виконати детальні багатоваріантні розрахунки, однак при ескізному проектуванні ЯЕУ в навчальних цілях можна прийняти одновариантности підхід, заснований на прототипну даних. При цьому слід мати на увазі, що в установках, розроблених в різний час, вибір тиску теплоносія першого контуру проводився за кілька відрізняються вихідних оцінках відносної важливості тих чи інших показників ЯЕУ - її економічності, надійності, вартісних і масогабаритних показників та ін. Крім того, проектант сучасної установки в порівнянні з прототипної розпорядженні більш багатим арсеналом засобів і методів, що дозволяє отримати той же рівень температури робочого тіла в циклі при деякому зниженні тиску теплоносія або більш ефективно використовувати прийнятий рівень тиску. До засобів, що дозволяє більш повно використовувати прийняте тиск теплоносія першого контуру, можна віднести поліпшення рівномірності тепло...
