Trudy NGTU im. R.E. AlekseevaTrudy NGTU im. R.E. AlekseevaТруды НГТУ им. Р.Е. Алексеева1816-210XNizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev70223310.46960/1816-210X_2025_2_50CJQXJPNUCLEAR POWER AND ATOMIC POWER ENGINEERINGЯдерная энергетика и атомное машиностроениеResearch ArticleValidation of the RASNAR-GAS fuel compact computational model for calculating the dynamics of reactor unit with gas coolantВалидация расчетной модели топливного компакта программы РАСНАР-ГАЗ для расчета динамики реакторной установки с газовым теплоносителемhttps://orcid.org/0009-0007-0260-3453BolnovV. А.БолновВ. А.
Russian Federation
bolnov@okbm.nnov.ruhttps://orcid.org/0009-0001-5550-7365BogdanovaЕ. V.БогдановаЕ. В.
Russian Federation
bogdanova@okbm.nnov.ruhttps://orcid.org/0009-0005-9834-2926MalkinS. А.МалкинС. А.
Russian Federation
malkin@okbm.nnov.ruhttps://orcid.org/0009-0000-3322-4818GrishinD. М.ГришинД. М.
Russian Federation
grishin_dm@okbm.nnov.ruI.I. Afrikantov OKB Mechanical EngineeringАО «ОКБМ Африкантов»21062025250580502202605022026Copyright ©; 2025, Bolnov V.А., Bogdanova Е.V., Malkin S.А., Grishin D.М.Copyright ©; 2025, Болнов В.А., Богданова Е.В., Малкин С.А., Гришин Д.М.2025Bolnov V.А., Bogdanova Е.V., Malkin S.А., Grishin D.М.Болнов В.А., Богданова Е.В., Малкин С.А., Гришин Д.М.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/1816-210X/article/view/702233

The article is devoted to the validation of a fuel compact computational model of the RASNAR-GAZ computer program. This program is designed to calculate non-stationary modes in nuclear power plants with a gas coolant. Experimental data from reactor tests of spherical fuel element of a high-temperature gas-cooled reactor (HTGR) in the pulsed mode of operation of a pulsed graphite reactor are used for this purpose. It is shown that it is possible to apply the computational model of the fuel compact in the form of a homogeneous mixture with equivalent parameters of heat capacity, thermal conductivity and density to the heterogeneous structure of fuel composition particles dispersed in a graphite matrix, forming fuel compacts. The non-stationary equation of thermal conductivity of a fuel element in the model used was described in cylindrical geometry. The validation showed that the RASNAR-GAZ program describes temperature changes both in the center and outside of the fuel compact with sufficient accuracy for engineering calculations, and the deviations do not exceed the values specified in the certification passport.

Проведена валидация расчетной модели топливного компакта (ТК) программы для ЭВМ РАСНАР-ГАЗ, предназначенной для расчета нестационарных режимов в ядерных энергетических установках (ЯЭУ) с газовым теплоносителем. Для этого использованы экспериментальные данные реакторных испытаний шаровых твэлов высокотемпературного газового реактора (ВТГР) при импульсном режиме работы импульсного графитового реактора (ИГР). Показано, что возможно применение расчетной модели ТК в виде гомогенной смеси с эквивалентными параметрами теплоемкости, теплопроводности и плотности к гетерогенной структуре диспергированных в графитовой матрице частиц топливной композиции, формирующих ТК. В применяемой модели нестационарное уравнение теплопроводности твэла описывалось в цилиндрической геометрии. Валидация показала, что программа РАСНАР-ГАЗ с достаточной для инженерных расчетов точностью описывает изменение температур как в центре, так и снаружи ТК, а отклонения не превышают значений, указанных в аттестационном паспорте.

validationfuel compactspherical fuel elementRASNAR GASheliumhomogeneous mixturegraphite matrixheat capacitythermal conductivitycylindrical geometrytransient processdynamicscomputational modelвалидациятопливный компактшаровой твэлРАСНАР-ГАЗгелийгомогенная смесьграфитовая матрицатеплоемкостьтеплопроводностьцилиндрическая геометрияпереходный процессдинамикарасчетная модельWork on validating the RASNAR-GAZ calculation code is being carried out as part of the R&D carried out by I.I. Afrikantov OKB Mechanical Engineering at the request of JSC Rosenergoatom ConcernРабота по валидации расчетного кода РАСНАР-ГАЗ осуществляется в рамках НИОКР, проводимых АО «ОКБМ Африкантов» по заказу АО «Концерн Росэнергоатом»Богданова, Е.В. Результаты валидации математической модели парогенератора программы РАСНАР-ГАЗ для расчета динамики реакторной установки с газовым теплоносителем / Е.В. Богданова, В.А. Болнов, С.С. Григорьев, А.С. Емелина, С.А. Малкин, А.С. Ушатиков // Атомная энергия. 2024. Т. 137. № 1-2.Еремеев, В.С. Методика реакторных испытаний шаровых твэлов ВТГР при импульсном нагружении / В.С. Еремеев, А.С. Черников, В.Я. Иванов [и др.] // Атомная энергия. 1991. Т. 71. Вып. 3. С. 221-226.Еремеев, В.С. Повреждаемость шаровых твэлов ВТГР при кратковременном высокотемпературном воздействии в условиях реактора ИГР / В.С. Еремеев, А.С. Черников, С.П. Кравцов [и др.] // Атомная энергия. 1992. Т. 72 Вып. 3. С. 298-301.Черников, А.С. Топливо и твэлы ВТГР // Атомная энергия. 1988. Т. 65. Вып. 1. С. 32-38.