paco

Virpi KouhiaHeikki Purhonen

SAFIR puoliväliseminaari20.-21.1.2005

1

PACO

PACTEL OECD projektin suunnittelu

Virpi Kouhia, Heikki Purhonen

LTY



2

TAUSTA:– OECD/SETH projekti

• varmistaa integraalikoelaitteistojen tulevaisuus muutamaksi vuodeksi eteenpäin

• mukana PKL Saksa, PANDA Sveitsi• rahoitus 50/50% (isäntämaa/muut)

– PACTEL mukaan ”SETH-jatkoon”

PACOPACTEL OECD Project Planning



3

PACTEL OECD projektin suunnittelu– tavoitteena suunnitella PACTEL

aiheinen OECD projekti• koetyypin valinta• etukäteisanalyysit• projektiesityksen laatiminen

OECD:lle




4

PACTEL:

– mallintaa VVER-440 laitosta

– 1 MW (~22 % täydestä tehosta)

– 80/50 bar ( 123/45 bar VVER-440)

– 1:350, korkeudet 1:1

– 3 piiriä (6 piiriä)




5


PACTEL



6

KOETYYPIN VALINTA

VAIHTOEHTOJA:– VVER-440

• lauhtumattomat kaasut vaakahöyrystimissä• SBLOCA kylmäseisokissa

– pystyhöyrystimet• vaatii suuria laitteistomuutoksia• midloop ?




7

KOETYYPIN VALINTAPäädyttiin pystyhöyrystimien tutkimiseen

– midloop tilanne (3 koetta)

1. suljettu primääripiiri

2. avoin primääripiiri

3. valinnaiset parametrit




8

KOETYYPIN VALINTALaitteistomuutokset– pystyhöyrystimien

lisääminen– ”vanhat” höyrystimet

käännetään– höyrystimien

rakennetta muutetaan




9

ETUKÄTEISANALYYSIT

Laskennan kohteeksi valittiin 1. koetyyppi:– midloop tilanne, suljettu primääripiiri– työkaluksi APROS– analyysit teki Virpi Kouhia




10

ETUKÄTEISANALYYSITPACTEL-laitteiston mallinnus (APROS)

– Uudenlainen laitteistokokoonpano:• pystyhöyrystimet• 2 looppia (1 ja 3)

LRHRS-transientin simulointi (APROS)– Lähtötilanne: Midloop

• 60 °C,~1 bar• Vesipinta kuuman haaran tasolla +8.75 m, yllä typpi!

– Transientin alku• Höyrystimen sekundääripuolen tyhjennys vedestä (loop 3)• Sydämen tehot päälle: 50 kW• Primääripiiri suljettu




11

ETUKÄTEISANALYYSIT

2 SIMULOINTIMALLIA– Yksinkertainen malli: ”3-rivimalli”

• Höyrystimessä 3 tuubiriviä

– Modifioitu malli: ”5-rivimalli”• Höyrystimessä 5 tuubiriviä• U-mutkaosuuden malli tarkempi• Paineistimen alkutila parempi (tässä ~ 60°C)• Lämpöhäviöiden mallinnusta kehitetty




12

LTY/YTYPACO:

Esilaskenta

pprim ~ 1 bar

Tprim ~ 60 °C

P: 0 W → 50,4 kW

Psec, sg1 ~ 0.2 bar

Tsec, sg1 ~ 61 °C

Water level: ~ +4.29 m

Psec, sg3 ~ 0.2 bar

Tsec, sg3 ~ 61 °C

Water level: +0 m

LRHRS-transientti, 5-rivimalliAlkutilanne

WATER

STEAM

WATER+STEAM MIX

PRIMARY SIDE

WATER

STEAM

SECONDARY SIDE

NITROGEN

STEAM+NITROGEN MIX

LOOP 1 SG LOOP 3 SG

PRESSURIZER

UPPERPLENUM

CORE

LOWERPLENUM

DOWN-COMER

HOT LEGINLET

COLD LEGOUTLET

COLD LEG COLD LEG

SGSECONDARY

SIDE

SGSECONDARY

SIDE

WATER+NITROGEN MIX

Water level ~ +0.88m

~1 bar

~58 °C

Ttubes ~ 61 °C Ttubes ~ 61 °C

vipe

Tässä kuvassa esitetään transientin alkutilanne:- laitteisto on midloop-tilassa, vesipinta kuuman haaran korkeudella- laitteiston yläosat on täytetty typellä- paine on ilmanpaineen luokkaa, 1 bar- lämpötila primääri&sekundääripuolella on noin 60 astetta- sekundääripaine (reunaehto höyryn ulosmenolinjan päässä) on asetettu höyryn osapaineeseen, jotta lämmöt sekundääripuolella pysyvät 60 asteessa- 3-loopin sekundääripuoli on tyhjätty vedestä- 1-loopin sekundääripuoli on lähes täynnä vettä- tehot on juuri asetettu 0:sta 50 kW:iin



13

WATER

STEAM

WATER+STEAM MIX

PRIMARY SIDE

WATER

STEAM

SECONDARY SIDE

NITROGEN

STEAM+NITROGEN MIX

LOOP 1 SG LOOP 3 SG

PRESSURIZER

UPPERPLENUM

CORE

LOWERPLENUM

DOWN-COMER

HOT LEGINLET

COLD LEGOUTLET

COLD LEG COLD LEG

SGSECONDARY

SIDE

SGSECONDARY

SIDE

WATER+NITROGEN MIX

LTY/YTYPACO:

Esilaskenta

Psec, sg1 ~ 0.2 bar

Tsec, sg1 ~ 61 °C


Psec, sg3 ~ 0.2 bar

Tsec, sg3 ~ 60 °C

Water level +0m

LRHRS-transientti, 5-rivimalli1500 sekunnin jälkeen

P = 50,4 kW

~2 bar, 122 °C

~ 3 bar, 60 °C


~2 bar

~65 °C

Ttubes ~ 58 °CTtubes ~ 61 °C

vipe

Tämä kuva kuvaa tilannetta noin 1500 sekuntia (25 minuuttia) tehon päälle laittamisen jälkeen- sydän on alkanut tuottaa kuumaa vesihöyryä- vesihöyry työntää edeltään ylätilassa olevan typen kiertopiireihin (osa on jo kulkeutunut 1-luupin yhteen kautta paineistimeen)- paineistimen vesipinta on noussut- molempien höyrystimien U-putket ovat vielä täynnä typpeä- typpeä on kulkeutunut myös kylmien haarojen kautta alasmenotilan yläosaan



14

LTY/YTYPACO:

Esilaskenta

Psec, sg1 ~ 0.2 bar

Tsec, sg1 ~ 61 °C

Water level: ~ +4.26 m

Ttubes ~ 163 °C

LRHRS-transientti, 5-rivimalliTilanne 5500 sekunnin jälkeen

P = 50,4 kW

~ 7 bar, 164 °C

~ 7 bar, 80 °C

Psec, sg3 ~ 0.2 bar

Tsec, sg3 ~ 163 °C

Water level: +0 m

Ttubes ~ 61 °C Water level ~ +7.16m

~6 bar

~113 °C

WATER

STEAM

WATER+STEAM MIX

PRIMARY SIDE

WATER

STEAM

SECONDARY SIDE

NITROGEN

STEAM+NITROGEN MIX

LOOP 1 SG LOOP 3 SG

PRESSURIZER

UPPERPLENUM

CORE

LOWERPLENUM

DOWN-COMER

HOT LEGINLET

COLD LEGOUTLET

COLD LEG COLD LEG

SGSECONDARY

SIDE

SGSECONDARY

SIDE

WATER+NITROGEN MIX

vipe

Tässä kuvassa on tilanne 5500 sekunnin (noin 1,5 tuntia) jälkeen tehon päälle laittamisesta- paine on noussut 6-7 bariin- lämpötila sydämen ulostulossa on noin 160 astetta- 3-luupin kaikki tuubit ovat "läpipuhaltuneet", ts. kuuma sydämestä tullut vesihöyry on kulkeutunut läpi kaikkien tuubiputkien- kaikki 3-luupin typpi on kulkeutunut 1-luuppiin- alasmenotilassa ja alatilassa säilyy vesipatsas "vesilukkona"- paineistimen vesipinta on noussut jo yli 7 metriin (pituus 8.8 m)- 1-luupin tuubeista lyhyimmät tuubit ovat täyttyneet vedestä, pisimpien tuubien ollessa käytännössä täynnä typpeä, osa typestä on kylmän haaran puolella- 1-luupin lämpötila on noin 60 asteen kieppeillä



15

WATER

STEAM

WATER+STEAM MIX

PRIMARY SIDE

WATER

STEAM

SECONDARY SIDE

NITROGEN

STEAM+NITROGEN MIX

LOOP 1 SG LOOP 3 SG

PRESSURIZER

UPPERPLENUM

CORE

LOWERPLENUM

DOWN-COMER

HOT LEGINLET

COLD LEGOUTLET

COLD LEG COLD LEG

SGSECONDARY

SIDE

SGSECONDARY

SIDE

WATER+NITROGEN MIX

LTY/YTYPACO:

EsilaskentaLRHRS-transientti, 5-rivimalli

Tilanne 9500 sekunnin jälkeen

Psec, sg1 ~ 0.2 bar

Tsec, sg1 ~ 62 °C

Water level: ~ 4.15 m

Ttubes ~ 215 °CWater level ~ +8.37m

~21 bar

~110 °C

P = 50,4 kW

~ 21 bar, 216 °C

~ 22 bar, 90 °C

Psec, sg3 ~ 0.2 bar

Tsec, sg3 ~ 215 °C

Water level: +0 m

Ttubes ~ 62 °C

vipe

Tässä kuvassa on tilanne 9500 sekunnin (yli 2,5 tuntia) jälkeen tehon päälle laittamisesta- paine on noussut jo 21bariin- lämpötila sydämen ulostulossa on noin 220 astetta- kuuma veishöyry virtaa 3-luupin läpi- alasmenotilassa ja alatilassa säilyy vesipatsas "vesilukkona"- paineistimen vesipinta on noussut jo yli 8 metriin- 1-luupin tuubeista pari lyhyintä tuubiriviä ovat täyttyneet vedestä, pidemmät tuubirivit ovat täynnä typpeä, lähes kaikki typpi on pakkautunut U-putkiin



16

WATER

STEAM

WATER+STEAM MIX

PRIMARY SIDE

WATER

STEAM

SECONDARY SIDE

NITROGEN

STEAM+NITROGEN MIX

LOOP 1 SG LOOP 3 SG

PRESSURIZER

UPPERPLENUM

CORE

LOWERPLENUM

DOWN-COMER

HOT LEGINLET

COLD LEGOUTLET

COLD LEG COLD LEG

SGSECONDARY

SIDE

SGSECONDARY

SIDE

WATER+NITROGEN MIX

LTY/YTYPACO:

EsilaskentaLRHRS-transientti, 5-rivimalli

Tilanne 14000 sekunnin jälkeen

Psec, sg1 ~ 0.2 bar

Tsec, sg1 ~ 62 °C

Water level: ~ 4.10 m

Ttubes ~ 224 °C

P = 50,4 kW

~ 25 bar, 225 °C

~ 26 bar, 110 °C

Psec, sg3 ~ 0.2 bar

Tsec, sg3 ~ 224 °C

Water level: +0 m

Ttubes ~50..70 °C Water level ~ +8.45m

~25 bar

~104 °C

vipe

Tässä kuvassa on tilanne 1400 sekunnin (vajaa 4 tuntia) jälkeen tehon päälle laittamisesta- paine on noussut jo 25 bariin- lämpötila sydämen ulostulossa on noin 230 astetta- kuuma vesihöyry virtaa 3-luupin läpi- alasmenotilassa ja alatilassa säilyy vesipatsas "vesilukkona"- paineistimen vesipinta on yli 8 metrissä- 1-luupin U-tuubiputkista lyhyimmät 4 tuubiriviä ovat täyttyneet vedestä, vain pisimmän tuubirivin tuubit ovat täynnä typpeä



17

PROJEKTIEHDOTUKSEN LAATIMINEN OECD:lle

SISÄLTÖ:• BACKGROUND AND OBJECTIVES• SCOPE OF WORK• SCHEDULE• DELIVERABLES• EXPERIMENTAL FACILITY




18


BACKGROUND AND OBJECTIVES• OECD SETH, OECD PKL, OECD ROSA• non-condensable gases• vertical steam generators • scaling of experiments• validation of computer codes




19


SCOPE OF WORK• midloop operation, 3 experiments

– LHRHS with closed primary circuit– LHRHS with open primary circuit– open experiment, chosen by participants




20


SCHEDULE• 36 months from starting date of project

DELIVERABLES• Quick Look Report of each test• Final Data Report of each test• Final Project Report




21


EXPERIMENTAL FACILITY• modified PACTEL• 2 vertical steam generators added• 1 MW, 8.0 MPa, 1:350


paco

Documents