تحلیل ترموهیدرولیکی مجموعه میله های سوخت هسته ای راکتور آبی تحت فشار به روش دینامیک سیالات محاسباتی

چکیده مقاله

یکی از چالشهای مهم در طراحی بهینه و صحیح راکتورهای آبی تحت فشار، درک صحیح رفتار ترموهیدرولیکی سیال هنگام عبور از دسته میله های سوخت می باشد. در این مطالعه یک آرایه 5×5 از میله های سوخت یک راکتور آبی تحت فشار به صورت عددی با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است و پارامترهای ترموهیدرولیکی سیال خنک کننده نظیر ضریب انتقال حرارت متوسط سیال- سوخت در طول کانال، افت فشار و تغییرات انرژی جنبشی و بردارهای سرعت سیال خنک کننده همگام عبور از کانال، و پروفیل دمای سیال خروجی با در نظر گرفتن اثر همسایگی کانالهای مجاور بدست آمده است. در این مطالعه همچنین با مدل سازی پره های مخلوط کننده نصب شده بر روی اسپیسر و حل عددی معادلات حاکم اثر این پره ها در افزایش بازدهی حرارتی مجموعه سوخت در مقایسه با کانال بدون پره مخلوط کننده بررسی شده است. محاسبات نشان می دهد افت فشار در ناحیه پره ها، حدود 15 کیلوپاسکال است که با مقادیر اندازه گیری شده در مدل واقعی توسط سایر مطالعات نیز مطابقت قابل قبولی دارد. انرژی جنبشی سیال در حین عبور از پره ها افزایش قابل ملاحظه ای دارد و بیشترین مقدار آن در ناحیه پره ها اتفاق می افتد که به علت کارایی این پره در به گردش در آوردن سیال است. پروفیل دمای خروجی سیال در کانال مرکزی یکنواختی کمی دارد ولی مقدار متوسط آن نسبت به دمای ورودی به طور متوسط حدود 5 درجه افزایش دما دارد. همچنین نتایج نشان داد به طور کلی پارامترهای ترموهیدرولیکی سیال در فاصله حدود 150 میلیمتری از انتهای اسپیسر تغییرات محسوسی ندارند.