ALLEGRO gázhűtésű gyors reaktor egyszerűsített MOX kazettájának vizsgálata CFD kóddal
Füzesi Dániel, IV. évfolyam
Konzulens: Dr. Tóth Sándor, Nukleáris Technikai Intézet
A Generation IV Nemzetközi Fórum (GEN IV) hosszú távú céljai közé tartozik az új típusú reaktorok kutatásának előrelendítése és fenntartása annak érdekében, hogy fejlesszék a nukleáris bázisú termelést, növeljék annak biztonságát, fenntarthatóságát, gazdaságosságát, a villamosenergia-termelés hatásfokát, valamint megakadályozzák a proliferációt [1].
A GEN IV által kiválasztott hat negyedik generációs reaktor egyik típusa a gázhűtésű gyors reaktor (GFR, Gas-cooled Fast Reactor). Jelenleg e típus a világon még nem üzemel, így számos problémát meg kell oldani a kivitelezéséhez. Az ALLEGRO gázhűtésű gyors reaktor a hélium hűtőközegű gyors reaktorok egy kísérleti, demonstrációs típusa. A reaktor termikus teljesítménye 75 MWth, villamos energiát nem szolgáltat. A berendezés célja a GFR szerkezeti elemeinek és működésének vizsgálata, valamint a fellépő problémák megoldása, amelyeket a GFR előnyéből adódó magas kilépő hőmérséklet és neutron fluxus okozhat [1; 2].
Mivel még csak a tervezés fázisában van az ALLEGRO reaktor, számos oldalról meg kell vizsgálnunk az egyes működési szakaszaihoz tartozó zóna jellemzőit. Ebből a célból a BME Nukleáris Technika Intézetben korábban vizsgálták a MOX (Mixed OXide) kazetta belső szubcsatornáját, illetve a kerámia kazetta sarokrégióját.
Dolgozatomban az ALLEGRO MOX kazettájának egyszerűsített geometriáját vizsgálom különös tekintettel a palást sarokrégiójában a spirális távtartórácsok okozta sebesség és hőmérséklet jellemzőkre. Ennek érdekében a MOX kazetta egyszerűsített geometriájára építettem modellt az ANSYS ICEM CFD programmal, mely 7 pálcából, azok spirális távtartóiból, valamint a pálcákat körülvevő hatszögletű kazettafalból áll. Ezzel a felépítéssel a teljes méretű kazetta egy leskálázott modelljét kaptam. A modellt strukturálatlan tetrahálóval, és prizma határréteghálóval írtam le. A hálókészítés során ügyeltem arra, hogy a számítógépes erőforrásokat nem túllépve egy megfelelő sűrűségű hálót kapjak. Ezek alapján a több elkészített hálóból kiválasztom a legmegfelelőbbet. A szükséges számításokat - különböző hőfluxusok esetén - az ANSYS CFX program segítségével végezem el a burkolat anyag figyelembe vétele nélkül. A számítások alapján a sarokrégióban a hűtőközeg felmelegedése a keresztmetszeti átlag hőmérséklet alatt marad a teljes hosszon.
Irodalom:
[1] R. Stainsby, K. Peers, C. Mitchell, C. Poette, K. Mikityuk, J. Somers, „Gas cooled fast reactor research in Europe”, Nuclear Engineering and Design 241, 3481– 3489 (2011)
[2] C. Poette, F. Morin, V. Brun-Magaud, JF. Pignatel, „ALLEGRO 75 MW cores definition at start of GOFASTR”, (GoFastRDEL-1.2-01), 2010
