Az SCWR-FQT teszt szakaszának CFD analízise
A dolgozatomban ismertetett CFD analízis a 2014 végén lezárult SCWR-FQT Európai Uniós projekthez kapcsolódik, melynek célja egy olyan tesztkör megtervezése és engedélyeztetése volt, amely demonstrálja az SCWR európai változat kazettamodelljének működőképességét radioaktív, tehát valós környezetben. A demonstráció fő feladata a kazettafal és üzemanyag burkolat anyagok megfelelősségének (kellő mértékben ellenállnak-e a kémiailag agresszív szuperkritikus nyomású víznek) és a helikális távtartós kazettageometria termohidraulikai szempontú megfelelősségének bebizonyítása. A BME NTI is részt vett a projektben, a kazettamodell termohidraulikai tervezésében. Az intézet feladata többek között az volt, hogy részt vegyen egy vak CFD benchmarkban, amihez az egyik kínai partner szolgáltatott később mérési eredményeket. A mérést a korábban megépült SWAMUP mérőkörbe behelyezett tesztszakaszon végezték el, amely az SCWR-FQT kazettarész 1,25-szörösére növelt geometriája volt. A lentről fölfelé átáramlott tesztszakasz egy rövid, 4,6 mm hosszú bevezető részből, az ezt követő alsó távtartóból, az ebből kiinduló négy üzemanyag pálcából és a körülöttük tekeredő helikális távtartókból, valamint az ezeket lekerekített négyzetes alapú csatornaként körbevevő kazettafalból állt. A tesztszakasz kazettamodelljének osztása 11,8 mm. Az üzemanyag pálcák külső átmérője 10 mm, a fűtött hosszuk 750 mm, teljes hosszuk pedig 809 mm volt. Ebből következik, hogy a pálcák elején és végén egy-egy rövid hossz fűtetlen hőátadó felületként került modellezésre. A teljes számítási tartomány hossza 820 mm volt. A geometria bonyolultsága miatt döntően strukturálatlan tetrahedrális ráccsal diszkretizáltuk a folyadék és szilárd tartományokat. A szilárd falakban modelleztük a hővezetést. A benchmark geometriájára végeztünk rácsérzékenységi, turbulencia modell érzékenységi, valamint határréteg érzékenységi vizsgálatokat.
A projekt és így a benchmark munka befejezése után a tanszéken tovább foglalkoztunk a problémával: a modellünket próbáltuk tökéletesíteni. Továbbá több különböző geometriát is megvizsgáltunk, amik között a különbség a helikális távtartó menetemelkedésének értékében és ebből következően a menetemelkedések számában volt. Így lehetőségünk nyílott a különböző menetemelkedésű geometriák közötti termohidraulikai különbözőségek feltárására.
Ebben a dolgozatban szeretném bemutatni az eredeti benchmark feladat keretében elvégzett munkánkat, továbbá az általunk elvégzett további vizsgálatokat, valamint ezek eredményeit.
szerző
-
Mervay Bence
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Kiss Attila
egyetemi adjunktus, Atomenergetika Tanszék
