В СПбПУ разрабатывают 3D-печатные решетки для ядерных реакторов

Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разрабатывают усовершенствованную перемешивающую решетку для малого модульного ядерного реактора с расчетом на аддитивное производство. Такие реакторы планируется использовать для обеспечения более дешевой электроэнергией наиболее отдаленные и труднодоступные уголки России, сообщает пресс-служба вуза.

АЭС малыми модульными реакторами экономически привлекательны благодаря способности безостановочно вырабатывать энергию в течение нескольких лет. Это делает их более выгодными в сравнении с традиционными ТЭЦ и мазутными станциями, в том числе за счет снижения стоимости доставки топлива.

В основе малых модульных ядерных реакторов — наиболее распространенные сегодня в атомной энергетике водо-водяные реакторы (ВВЭР). Принцип действия основан на нагреве воды под давлением за счет контакта с тепловыделяющими сборками, имеющими сотовую структуру. Важными компонентами таких сборок являются решетки для перемешивания теплоносителя и снижения неравномерности теплотехнических характеристик потока. С другой стороны, на поверхностях тепловыделяющих элементов возникают пузырьки, которые могут приводить к появлению зон кипения и перегреву, поэтому второй задачей при модернизации перемешивающих решеток, помимо интенсификации теплообмена, является исключение зон кипения.

Специалисты СПбПУ проектируют новые решетки сразу под производство методом 3D-печати, полагая, что традиционные технологии производства, основанные на обработке цельных металлических листов, исчерпали потенциал в плане повышения эффективности. Аддитивные технологии позволяют создавать детали со сложной внутренней геометрией, оптимизация которых существенно повышает гидродинамические и теплосъемные характеристики решеток. В конечном счете использование модернизированных перемешивающих решеток позволит снизить стоимость вырабатываемой электроэнергии на пять процентов.

«Разработка малых модульных ядерных реакторов — это работа на перспективу, на будущее, которую активно поддерживает государство при помощи своих программ. Достижение технологического лидерства невозможно, если решать только те задачи, которые актуальны здесь и сейчас. Кроме того, в настоящее время в России реализуется национальный проект «Новые атомные и энергетические технологии», который в том числе направлен на обеспечение суверенитета в атомной сфере и разработку малых модульных реакторов», — рассказал заместитель директора центра компьютерного инжиниринга Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» СПбПУ Николай Ефимов-Сойни.

Инженеры СПбПУ проектируют перемешивающие решетки на цифровой платформе по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench, на которой уже представлены около трехсот семидесяти пяти тысяч цифровых и проектных решений, в том числе для атомной отрасли. Использование передовой технологии цифровых двойников позволяет не только снижать себестоимость разработок и производства изделий, но и обоснованно уменьшать количество необходимых натурных испытаний за счет большого числа цифровых.

Проект рассчитан на три года. Сейчас ученые разрабатывают методологию цифрового проектирования, которая должна определить все необходимые показатели, в том числе физические, их влияние друг на друга и конечный результат, а также усовершенствованную конструкцию самой перемешивающей решетки с улучшенными показателями целевых функций.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru