НЕСТАНДАРТНЫЕ ПОДХОДЫ К КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ АКТИВНОЙ ЗОНЫ ИГР

Для моделирования тепловых процессов, которые происходят в активной зоне импульсного графитового реактора ИГР, в Институте атомной энергии РГП НЯЦ РК, применяется разработанная трехмерная теплофизическая модель. Данная модель имеет высокую степень детализации и позволяет проводить теплофизические расчеты параметров активной зоны в различных режимах ее работы, в том числе на предельных энерговыделениях и при возникновении нештатных ситуаций. Входными данными служат многомерные массивы с распределением энерговыделения по активной зоне, полученные после проведения нейтронно-физических расчетов. Результатом моделирования является массив данных, содержащий значения температуры, рассчитанные для каждого узла модели в каждый момент времени. При разработке теплофизической модели были реализованы новые нестандартные подходы, которые ранее не применялись. В данной работе показаны особенности моделирования активной зоны ИГР в среде ANSYS Mechanical APDL, которые позволили получить качественный инструмент для исследования температурных режимов реактора.

1. Vityuk V., Vityuk G., Vurim A., Irkimbekov R., Kukushkin I., Surayev A., Mukhamedov N. Testing of a heterogeneous fuel rod in the research Impulse graphite reactor // Progress in Nuclear Energy. – 2023. – Vol. 164. – Art. no. 104889. ISSN 0149-1970, https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2023.104889

2. Батырбеков Э.Г., Вурим А.Д., Гайдайчук В.А., Витюк В.А. Импульсный графитовый реактор: опыт эксплуатации и применения для испытаний твэлов и ТВС: монография // ООИ «Ишим». – 2023. – 208 с.

3. Khafizov R.R., Poplavsky V.M., Rachkov V.I., Sorokin A.P., Ashurko Yu.M., Volkov A.V., Ivanov E.F., Privezentsev V.V. Experimental investigation of sodium boiling heat exchange in fuel subassembly mockup for perspective fast reactor safety justification // Nuclear Energy and Technology. – 2015. – Vol. 1 (2). – P. 147–152. https://doi.org/10.26583/npe.2015.3.09

4. Erlan Batyrbekov, Vladimir Vityuk, Alexander Vurim, Galina Vityuk. Experimental opportunities and main results of the impulse graphite reactor use for research in safety area // Annals of Nuclear Energy. – 2023. – Vol. 182. – 109582. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2022.109582

5. A.S. Surayev, R.A. Irkimbekov, Z.B. Kozhabayev, V.A. Vityuk Impact assessment of the IGR graphite block uneven impregnation with uranium on thermal strength properties / Recent Contributions to Physics. – 2022. – No. 3(82). – P. 52–59. https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v82.i3.08

6. ANSYS, Inc. Products Release 2021 R1. Academic research Mechanical and CFD

7. Бекмагамбетова Б.Е., Вурим А.Д., Иркимбеков Р.А., Сураев А.С. Динамика температурного поля реактора ИГР // Вестник НЯЦ РК. – 2018.– Вып. 4(76), – С. 60–65. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2018-4-60-65

8. ANSYS Mechanical APDL. Thermal Analysis Guide, Ansys Inc., November, 2013.

9. Rajashekaraiah T. et al. Investigating Various Meshing Techniques in Computational Fluid Dynamics (CFD) for their Impact on Heat Transfer Parameters of Fins // Journal of Mines, Metals and Fuels. – 2025. – P. 117–128. https://doi.org/10.18311/jmmf/2025/45417

10. Vick, Paul. 2004. The Visual Basic .Net Programming Language. Addison-Wesley Professional.

11. Irkimbekov, R. A., Vityuk, V. A., Vityuk, G. A., Zhanbolatov, O. M., Surayev, A. S., Popov, Y. A., & Kotlyar, A. N. Development of a new computational support tool for experiments in the impulse graphite reactor // Nuclear Engineering and Design. – 2025. – Vol. 443. – Art. no. 114278. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2025.114278