Természetes cirkulációval hajtott sóolvadékos reaktor zónájának CFD szimulációs vizsgálata
A 2001-ben létrehozott Generation IV International Forum beválasztotta a támogatott erőmű koncepciók közé a sóolvadékot, mint hűtőközeget és mint üzemanyagot együttesen használó reaktort is [2]. Dolgozatom részeként a nemzetközi szakirodalom áttekintésével összefoglalom a sóolvadékok felhasználási módjait, fizikai tulajdonságait, termohidraulikai jellemzőit. A dolgozat összefoglalja az 1950-es évek óta eltelt időszak főbb sóolvadékos reaktoros kísérleteit, fejlesztési irányvonalait, illetve a IV. generációs sóolvadékos atomreaktor koncepciók jellemzőit.
A dolgozat bemutatja egy új, innovatív, kis termikus teljesítményű és természetes cirkulációval működtethető sóolvadékos atomreaktor-koncepció felépítését, tulajdonságait, működési elvét [1]. A munka központi célja a reaktorkoncepció zónájának numerikus termohidraulikai vizsgálata. Azért lényeges feladat, mert az analitikus közelítő számítások mellett így egy részletesebb képet kaphatunk az áramlástani viszonyokról, illetve arról, hogy képes-e a koncepcióban szereplő reaktor hűtése elszállítani a tervezett hőteljesítményt úgy, hogy az üzemanyag hőmérséklete ne érje el a forráspontot. Részletesen ismertetem a CFD szimulációhoz szükséges geometria megépítését, a geometriára illesztett térfogati háló készítését, valamint a peremfeltételek megadásához szükséges analitikus számítás elvégzését különböző hűtőközegekre. Ismertetem a tranziens szimuláció paramétereit, valamint a használt áramlástani folyadékmodellt.
A dolgozat részeként elemzem az áramlási térfogat bizonyos pontjain számított sebesség és a hőmérséklet időbeli alakulását, valamint a szimuláció bizonyos időpillanataiban az áramlási tér egyes keresztmetszeteiben a sebességprofilokat és hőmérséklet-eloszlásokat. A sóolvadék viszonylag nagy sűrűségének és hőkapacitásának, valamint a kis termikus teljesítménynek köszönhetően a numerikus szimuláció rendkívül erőforrás-igényes, időtartalma rendkívül hosszú. Az eddigi számítási eredmények alapján megállapítható, hogy mind a hőmérséklet, mind a sebességmező csak hosszú tranziens eredményeként éri el a stacioner állapotot, illetve a tranziens szimuláció időbeli alakulása során többször vizsgált áramlási profilok alapján létrejöhet a konstans természetes cirkuláció a zónán belül.
Irodalom:
1. Takashi Kamei (2012), „Recent Research of Thorium Molten-Salt Reactor from a Sustainability Viewpoint”, Sustainability, No. 4, pp. 2399-2418;
2. C. Le Brun (2007) „Molten salts and nuclear energy production”, Elsevier Ltd. Journal of Nuclear Materials 360, pp. 1-5
3. A. Nuttin, D. Heuer, A. Billebaud, R. Brissot, C. Le Brun, E. Liatard, J.-M. Loiseaux, L. Mathieu, O. Meplan, E. Merle-Lucotte, H. Nifenecker, F. Perdu, S. David (2004), „Potential of thorium molten salt reactors: detailed calculations and concept evolution with a view of a large scale energy production”, Elsevier Ltd. Progress in Nuclear Energy Vol.46, No.1, pp. 77-99
szerző
-
German Péter
energetikai mérnöki
nappali alapszak
konzulensek
-
Dr. Yamaji Bogdán
egyetemi adjunktus, Atomenergetika Tanszék -
Dr. Aszódi Attila
egyetemi tanár, Atomenergetika Tanszék
