Обзор программных комплексов и результатов расчетно-экспериментальных исследований и оптимизации характеристик систем с термоэмиссионным преобразованием энергии
Автор: Алексеев Павел Александрович, Кротов Алексей Дмитриевич, Кухарчук Олег Филаретович, Пышко Александр Павлович, Ярыгин Валерий Иванович
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Системный анализ, управление и обработка информации
Статья в выпуске: 3 (30), 2020 года.
Бесплатный доступ
Основной целью настоящей статьи является краткий обзор мультифизичных задач и методов их решения в области космических ядерных энергетических установок, решаемых и разрабатываемых специалистами АО «ГНЦ РФ-ФЭИ». Физико-техническое обоснование разработки и эксплуатации космических ядерных энергетических установок с прямым преобразованием тепловой энергии в электричество включает в себя электротеплофизический расчет характеристик термоэмиссионного электрогенерирующего элемента и электрогенерирующего канала в целом, нейтронно-физические расчеты и оптимизацию структуры активной зоны и радиационной защиты. Для определения электротепло физических характеристик электрогенерирующего канала применяется его трехмерный детальный расчет (программный комплекс COMSOL-ЭГК). Для нейтронно-физического расчета характеристик активной зоны и радиационной защиты применяются единые трехмерные расчетные программные комплексы, реализующие метод Монте-Карло (в частности, MMKFK-2, MCNP), позволяющие учитывать гетерогенность и все особенности геометрии. Перечисленные в обзоре расчетные методики и комплексы системно и комплексно применяются в ГНЦ РФ-ФЭИ при обосновании характеристик проектируемых в настоящее время космических ядерных энергетических установок.
Термоэмиссионный реактор-преобразователь, радиационная защита, электрогенерирующий канал, comsol-эгк
Короткий адрес: https://sciup.org/143178136
IDR: 143178136 | DOI: 10.33950/spacetech-2308-7625-2020-3-114-128
Список литературы Обзор программных комплексов и результатов расчетно-экспериментальных исследований и оптимизации характеристик систем с термоэмиссионным преобразованием энергии
- Официальный сайт-обозреватель CAD, CAE и CAM тематик. Обзор программных продуктов, реализующих CAD, CAE-технологии. Режим доступа: http:// ww w.pro cae.ru/article s/15/13.html?showall= 1 (дата обращения: 17.01.2020 г.).
- Пупко В.Я., Юрьев Ю.С. и др. Некоторые проблемы разработки термоэмиссионного реактора-преобразователя. Обнинск: Препринт ФЭИ-27, 1965. 20 с.
- Дмитриев В.М., Ружников В.А. Оптимизация геометрического профилирования в термоэмиссионных электро-генерирующих каналах. Обнинск: Препринт ФЭИ-704, 1976. 19 с.
- Ружников В.А. Численный метод совместного решения тепловой и электрической задач для термоэмиссионного электрогенерирующего канала. Обнинск: Препринт ФЭИ-774, 1977. 20 с.
- Ружников В.А. Методы расчета тепловых и электрических характеристик систем прямого преобразования энергии: Уч. пос. Ч. 1. Термоэмиссионный электрогенерирующий канал ЭГК. Обнинск: ФЭИ, 2001. 25 с.
- Шиманский А.А. Эффективный алгоритм расчета ВАХ и температурных полей термоэмиссионного ЭГК на основе одномерной математической модели // Сб. тезисов докладов конференции «Ядерная энергетика в космосе». Обнинск, 1990. С. 316.
- Синявский В.В. Методы определения характеристик термоэмиссионных твэлов. М.: Энергоатомиздат, 1990. 184 с.
- Бабушкин Ю.В., Зимин В.П., Синявский В.В. Моделирующая система KOPTES для исследования тепловых и электрических процессов в термоэмиссионных системах преобразования энергии // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия». 1998. Вып. 1-2. С. 60-78.
- Синявский В.В., Савинов А.П., Алимов В.И. и др. Имитационная модель взаимосвязанных нейтронно-физических, тепловых и электрических процессов для исследования статических, динамических и ресурсных характеристик термоэмиссионного реактора-преобразователя на быстрых нейтронах // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия». 1996. Вып. 2-3. С. 49-63.
- Бабушкин Ю.В., Мендельбаум М.А., Савинов А.П., Синявский В.В. Алгоритм расчета характеристик термоэмиссионных электрогенерирующих сборок // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1981. № 2. С. 115-122.
- Линник В.А. Расчетно-теоретические методы исследования выходных характеристик термоэмиссионных электрогенери-рующих элементов, электрогенерирующих сборок (каналов) и реакторов-преобразователей космических ЯЭУ. Обнинск: Препринт ФЭИ-3058, 2005. 70 с.
- Виноградов Е.Г., Ярыгин В.И. Методика расчета электротеплофизи-ческих характеристик термоэмиссионного электрогенерирующего канала: Уч. пос. Обнинск: ИАТЭ, 2008. 40 с.
- Ярыгин В.И., Ружников В.А., Синявский В.В. Космические и наземные ядерные энергетические установки прямого преобразования энергии / Монография. М.: НИЯУ МИФИ, 2016. 364 с.
- Полоус М.А., Ярыгин В.И., Виноградов Е.Г. Программный комплекс для трехмерного численного расчета тепловых и электрических характеристик многоэлементного электрогенерирующего канала термоэмиссионной ЯЭУ // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2012. № 2. C. 151-160.
- Выбыванец В.И., Гонтарь А.С., Еремин С.А. и др. Базовый электрогенерирующий канал двухрежимных термоэмиссионных ЯЭУ. Научно-технические проблемы разработки и создания // Сб. докладов Международной конференции «Ядерная энергетика в космосе 2005». Москва-Подольск, 2005. Т. 1. С. 79-82.
- Артюхов Г.Я., Ионкин В.И, Кудрявцев В.П. и др. Оптимизация поля энерговыделения и Кэф в реакторах типа «ТОПАЗ» // Труды отраслевой юбилейной конференции «Ядерная энергетика в космосе». Обнинск, 1990. С. 24-25.
- Пупко В.Я., Кузмин В.И. Использование функционалов теории возмущений для минимизации загрузки реакторов с произвольным спектром нейтронов // Атомная энергия. 1968. Т. 24. Вып. 3. С. 231-234.
- Артюхов Г.Я., Истомина И.В., Макаренков Ю.Д. и др. Максимизация Кэф в гетерогенном реакторе перераспределением горючего в твэлах // Атомная энергия. 1974. Т. 37. Вып. 2. С. 135-138.
- Полевой В.Б., Леонтьев В.В., Овчинников А.В. и др. Базовый пакет программ комплекса MMKFK-2 для решения методом Монте-Карло задач переноса нейтронов в физике реакторов (MMKFK-2-BASE). ОФАП ЯР, № 00371. М., 1996.
- MCNP - General Monte Carlo N-Particle Transport code. LA-12625-M, Vers. 4B, 1997.
- Гладков Л.А., Курейчик В.В., Ку-рейчик В.М. Генетические алгоритмы. М.: Физматлит, 2010. 368 с.
- Алексеев П.А. Поиск оптимальной схемы расположения ЭГК в активной зоне термоэмиссионного реактора преобразователя космического назначения // Ядерная энергетика. 2011. № 2. С. 51-60.
- Алексеев П.А. Создание цифрового помощника выполнения проектных расчетов // Сб. тезисов VIII научно-практической конференции молодых ученых и специалистов атомной отрасли. СПб.: Медиапапир, 2019. С. 96-97.
- Орлов В.В., Абагян А.А., Федо-ренко Р.П., Дубинин А.А., Суворов А.П. Оптимизация физических характеристик защиты от излучений / В сб. «Вопросы физики защиты реакторов». М.: Атом-издат, 1966. Вып. 2. С. 5-21.
- Пышко А.П., Плотников А.Ю. Расчет и оптимизация радиационной защиты перспективных космических ЯЭУ // Атомная энергия. 2004. Т. 97. Вып. 1. С. 46-54.
- Чернов C.B., Сонько A.B., Хо-ромский B.A. Расчет полей излучений методом итераций «весовых окон» в проекте АСММ 10/100 кВт // Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях. Сб. тезисов докладов 10-й юбилейной Российской научной конференции. Обнинск: НОУ ДПО «ЦИПК Росатома», 2015. С. 9-10.
- Williams M.L. Generalized contributon response theory // Nuclear Science and Engineering. 1991. V. 10S. P. 355-3S2.
- Ехлаков И.А., Пышко А.П. Метод расчета тока контрибутонов с использованием «черного тела» в задачах радиационной защиты КЯЭУ // Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях. Сб. тезисов докладов 10-й юбилейной Российской научной конференции. Обнинск: НОУ ДПО «ЦИПК Росатома», 2015. С. 15-16.
- Ехлаков И.А., Пышко А.П. Автоматизированная методика поиска оптимальной компоновки радиационной защиты // Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях. Сб. тезисов докладов 10-й юбилейной Российской научной конференции. Обнинск: НОУ ДПО «ЦИПК Росатома», 2015. С. 14-15.
- Дегтярева Г. Космические стартапы: миф или реальность? Режим доступа: https://www.forbes.ru/tehnologii/342405-kosmicheskie -startapy-mi-realnost (дата обращения 17.01.2020 г.).
