عنوان
ارزيابي اثر غلاف استيل بر برخي از پارامترهاي ترموهيدروليكي و ترمومكانيكي قلب يك راكتور بومي MWe 300
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
پس از حادثه هسته‌اي نيروگاه‌هاي فوكوشيما دايچي در سال 2011، اهميت تضمين ايمني راكتورهاي هسته‌اي، بويژه سوخت آن‌ها برجسته‌تر از گذشته شد. يكي از عواملي كه در شدت حادثه فوكوشيما نقش داشت، از بين رفتن غلاف سوخت بود كه منجر به انتشار مواد پرتوزا گرديد. بر اين اساس در سال‌هاي اخير پژوهش‌هاي گسترده‌اي بر روي خواص فيزيكي و مكانيكي غلاف‌هاي جديدي انجام گرديد كه به سوخت مقاوم در برابر حادثه (ATF) مشهور شده‌اند.
در اين تحقيق به بررسي اثر تغيير غلاف بر برخي از پارامترهاي ترموهيدروليكي و ترمومكانيكي قلب يك راكتور بومي MWe 300 پرداخته شده‌است. بر اين اساس با استفاده از شبيه‌سازي در نرم‌افزار Ansys Fluent، پارامترهاي DNBR و دماي اجزاي سوخت در توان متوسط و Hot Rod براي غلاف‌هاي Zircaloy-4، استيل 347 و استيل 409 و در ضخامت‌هاي cm 07/0 و cm 04/0 محاسبه گرديدند. در اين تحقيق فرض گرديد كه راكتور در شرايط BOC قرار دارد. در ادامه به كمك شبيه‌سازي در نرم‌افزار Abaqus، پارامترهايي از قبيل تنش، كرنش و جابجايي اين غلاف‌ها براي Hot Rod محاسبه و ارزيابي شدند.
نتايج ترموهيدروليكي نشان داد كه با تغيير جنس غلاف، تغيير قابل ملاحظه‌اي در DNBR حاصل نمي‌شود. همچنين مشاهده شد دماي اجزاي ميله سوخت براي توان متوسط و Hot Rod با تغير جنس غلاف از Zircaloy-4 به استيل 347 و استيل 409 در ضخامت cm 07/0 اندكي كاهش مي‌يابد؛ اما اين كاهش قابل ملاحظه نبود (حداكثر oC 25 در مركز سوخت براي Hot Rod با تغيير غلاف از Zircaloy-4 به استيل 347). با كاهش ضخامت غلاف از cm 07/0 به cm 04/0 نيز دماي اجزاي سوخت و سيال خنك‌كننده اندكي كاهش يافتند (حداكثر oC 23 در مركز سوخت براي Hot Rod با غلاف Zircaloy-4). برخلاف نتايج ترموهيدروليكي كه براي غلاف‌هاي درنظر گرفته شده تفاوت قابل ملاحظه‌اي نداشتند، مشاهده گرديد كه تاثير پارامترهاي ترمومكانيكي بر انتخاب غلاف مناسب، بيشتر است. نتايج ترمومكانيكي نشان داد كه غلاف Zircaloy-4 در هر دو ضخامت استحكام خود را حفظ كرده و از بين نمي‌رود؛ اما غلاف‌هاي استيل 347 و استيل 409 در ضخامت cm 07/0 به شدت از فرم اصلي خود خارج شدند و در ضخامت cm 04/0 هر دو غلاف از بين رفتند.
بر اين اساس نتيجه گرفته مي‌شود كه استيل 347 و استيل 409 در مقايسه با Zircaloy-4 استحكام بسيار كمتري داشته و تحت فشار و دماي موجود به شدت آسيب‌پذير هستند. با توجه به مطالعات مشخص شد كه اين دو استيل با وجود اينكه در برابر حرارت و خوردگي مقاومت خوبي دارند، اما در دسته استيل‌هاي نرم قرار مي‌گيرند. مي‌توان با استفاده از روش نورد سرد ويژگي‌هاي اين دو استيل را بهبود بخشيد؛ اما احتمال اين وجود دارد كه با گذشت زمان دوباره به ويژگي‌هاي اصلي خود بازگردند.
شماره ركورد
232055
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي هسته اي- مهندسي راكتور
استاد راهنما
نويد ايوبيان