Учёные нашли простую и точную модель для реакторов будущего

Российские учёные и их зарубежные коллеги подобрали оптимальный подход для расчёта тепловых режимов в будущих ядерных реакторах на жидком топливе.

Как сообщила пресс-служба МФТИ, это поможет инженерам точнее предсказывать тепловое состояние двухжидкостных реакторов в режиме естественной циркуляции.

Реакторы IV поколения, в которых топливом служит жидкий сплав из хрома и урана, считаются одним из самых перспективных инструментов для замыкания ядерного топливного цикла — многократного использования урана и снижения количества радиоактивных отходов. Такой подход повышает КПД примерно на треть по сравнению с традиционными установками и позволяет непрерывно перерабатывать топливо. Однако жидкое топливо передаёт тепло иначе, чем вода или воздух, и существующие модели турбулентности это не учитывают, сообщает ТАСС.

— Если модель ошибается в расчётах температуры, это может привести к недооценке тепловых нагрузок или излишне консервативному проектированию. А именно в этих случаях особенно важно точно знать, как распределяется температура, чтобы системы безопасности сработали надёжно, — пояснил научный сотрудник МФТИ Константин Сергеенко.

Учёные создали компьютерную модель экспериментального реактора DFR и просчитали на суперкомпьютере движение и температуру ядерного топлива при обтекании теплообменных стержней. Результаты сравнили с прогнозами двух моделей турбулентности — сложной RSM GBSL и более простой k-omega-SST. Лучше справилась упрощённая модель. Это позволит разработчикам использовать её в проверенных режимах и получать точные прогнозы температуры без затратного суперкомпьютерного моделирования.