«Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом «Эксперементальное определение гидродинамических и вибрационных характеристик тепловыделяющих сборок (ТВС) водоохлаждаемых реакторов»

В.И. Солонин, д.т.н., проф., С.И. Гетя, С.Г. Кутычкин,

А.Н. Матвеев, В.Е. Петров, Н.Ф. Рекшня, доц., В.В. Перевезенцев, к.т.н., доц., В.В. Прус, М.М. Салихов, С.В. Столотнюк к.т.н.

Московский государственный технический университет (МГТУ)

им. Н.Э.Баумана (г. Москва), en7@power.bmstu.ru, т.263-6590

Возможность изучения процессов в элементах ядерных реакторов на их полномасштабных макетах существенно повышает эффективность учебного, научно-исследовательского физического практикума и, как следствие, качество подготовки специалистов в области реакторных технологий. В то же время сложность экспериментальных установок с использованием полномасштабных макетов, значительные затраты на их создание, высокие требования к обслуживающему персоналу не позволяют, как правило, проводить тиражирование таких практикумов. В связи с этим чрезвычайно перспективным представляется создание автоматизированных лабораторных практикумов с удаленным доступом (АЛП УД) на базе уникальных экспериментальных установок, имеющихся в лабораториях профильных кафедр.

На кафедре "Ядерные реакторы и установки" МГТУ им. Н.Э.Баумана создан экспериментальный стенд для исследования гидродинамических и вибрационных процессов в тепловыделяющих сборках (ТВС) водоохлаждаемых реакторов. В качестве модели физического объекта ядерной техники используется полномасштабный (геометрически и по массовым характеристикам) макет ТВС реактора ВВЭР-440, имитация штатного закрепления которого осуществляется в канале стенда. Экспериментальный стенд - замкнутая циркуляционная петля, позволяет осуществить продольное обтекание модели потоком воды, при этом характеристики потока изменяются в диапазоне достаточном для моделирования гидродинамических нагрузок, возможных в реакторе. В частности, в лабораторном практикуме по исследованию гидродинамических и вибрационных характеристик макета ТВС определяются:

Для этого используются измерительные преобразователи разности давлений типа "Сапфир-22 ДД", тензорезистивные датчики пульсаций давления и тензорезистивные двухкомпонентные виброакселерометры с соответствующими блоками преобразования сигналов и информационно-измерительная система на базе ПЭВМ.

В процессе выполнения конкретной лабораторной работы с удаленным доступом пользователь изучает структуру стенда, учебно-методические материалы, включая методики проведения и обработки эксперимента, и демонстрирует готовность к выполнению работы, отвечая на контрольные вопросы. В основу АЛП УД положены материалы курсов «Расчет и проектирование ЯЭУ» (разделы «Теплофизика», «Расчет на прочность элементов реакторных установок»).

Для разработки, установки и отладки прикладного программного обеспечения (ПО) АЛП УД использовалась сетевая операционно-вычислительная среда на базе операционных систем UNIX и Microsoft Windows и соответствующее аппаратно-программное обеспечение на базе персональных компьютеров объединенных в локальную вычислительную сеть. Разработанное ПО обеспечивает взаимодействие экспериментатора с оборудованием стенда, сбор экспериментальных данных по измерительным каналам, их предварительную обработку и передачу web-серверу, а также прием управляющей информации. Управление регулирующим оборудованием стенда и сбор экспериментальной информации с датчиков осуществляется через многофункциональную плату сбора данных DAQ PCI-6071E (National Instruments) посредством исполь-зования виртуальных инструментов, разработанных в среде LabVIEW.

Для обеспечения доступа удаленного пользователя к ресурсам системы применяется технология клиент-сервер, где в качестве клиентского программного обес-печения могут использоваться широко распространенные Internet-обозреватели, взаимодействующие через web-сервер с разработанным соответствующим серверным и управляющим аппаратной частью стенда программным обеспечением.

Рис.1. Состав и общая схема взаимодействия основных элементов АЛП УД.