Az ALLEGRO reaktor kerámia kazetta sarok régiójának CFD vizsgálata
Az ALLEGRO reaktor kerámia kazetta sarok régiójának CFD vizsgálata
Egy hélium gázzal hűtött atomreaktor jelentős fenntarthatósági előnyöket nyújt, azonban megvalósítása komoly kihívást jelent a tervezésben résztvevő szakembereknek . Az egységes fejlesztési irányok kitűzésére alakult a Generation IV International Forum (GIF), amely egy nemzetközi együttműködés az új reaktortípusok kifejlesztésére. A meglehetősen sokfajta, új, innovatív erőmű koncepcióból a GIF kijelölt hatot, hogy azok képviseljék a fő fejlesztési irányokat a közeljövőben. A gázhűtésű gyors reaktor (Gas-Cooled Fast Reactor, GFR) egyike a IV. generációs atomreaktorok típusoknak. Az ALLEGRO demonstrációs reaktor pedig a technológia létjogosultságát hivatott bemutatni. A magas kilépő hűtőközeg hőmérséklet (850 °C), és a kemény neutronspektrum a legfőbb előnye a reaktor típusnak. A magas munkaközeg hőmérséklet nagy hőkörfolyamat hatásfokot eredményez (43-48%). [1,2]. A koncepció innovatív, mivel még sohasem építettek olyan reaktort, mint az ALLEGRO, és kihívásokkal teli a hűtőközeg szerény termikus tulajdonságai miatt. A fentiek miatt fontos a zónában kialakuló áramlási és hőmérsékleti viszonyok minél pontosabb ismerete.
A dolgozat témája az ALLEGRO reaktor kerámia pálcákból álló kazettájában levő sarok szubcsatorna vizsgálata. Ezen régió rendelkezik a legszűkebb áramlási keresztmetszettel, így itt alakul ki a kazettában a hőmérséklet maximum. A maximum a technológia szempontjából fontos korlátozó tényező. Az ANSYS CFX 15.0 programot választottam a kérdéses sarok szubcsatorna részletes vizsgálatára. A programkóddal lehetőség nyílik egy egyre részletesebb modell felépítésére, majd a modellek eredményeinek ellenőrzésére mérési korrelációk alapján [3]. Munkám során először izotermikus esetben vizsgáltam a szabad, távtartórácsot nem tartalmazó csatornában kialakuló áramlást, és az oldalsó modellhatár megválasztásának hatásait. Ezután előző munkáim alapján kiválasztottam egy megfelelő hálóminőséget a teljes pálcaszakasz leírásához [4]. Számításokkal azt vizsgáltam, hogy milyen hatása van a szimulációs eredményekre annak, hogy a SiC pálcaburkolatot és a kazettafalat is tartalmazza a modell. Turbulenciamodell vizsgálatot is végeztem, melyben a BSL Reynolds-feszültség modell eredményeit vetettem össze az SST turbulenciamodellével. Továbbá tanulmányoztam azt, hogy a hősugárzás figyelembevétele miként változtatja meg az eredményeket.
[1] L. Bělovský, Project ALLEGRO, He-Cooled Fast Reactor Demonstrator, Nordic-Gen4 Seminar ,Lappeenranta, Finland, September 4-5, 2014
[2] S. Tóth, B. Kiss, E. Gyuricza and A. Aszódi, CFD INVESTIGATION OF ALLEGRO FUEL ASSEMBLIES, The 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal - Hydraulics, NURETH-15, Pisa, Italy, May 12-17, 2013
[3] Neil E. Todreas, Mujid S. Kazimi NUCLEAR SYSTEMS I,Thermal Hydraulic Fundamentals, Massachusetts Institute of Technology,1990
[4] G. Orosz, S. Tóth CFD VIZSGÁLATOK AZ ALLEGRO KERÁMIA KAZETTA BELSŐ SZUBCSATORNÁJÁRA, Nukleon, Május 2016
szerző
-
Orosz Gergely Imre
Fizikus mesterképzési szak (MSc)
mesterképzés (MA/MSc)
