شماره ركورد
23724
شماره راهنما
NUC2 214
عنوان
آناليز ترمومكانيكي فنر پلنيوم در ميله سوخت راكتور هسته اي بوشهر (TVS-2M) در شرايط عملكرد عادي قلب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي هسته اي- مهندسي راكتور
دانشكده
فيزيك
تاريخ دفاع
1403/02/26
صفحه شمار
102 ص.
استاد راهنما
غلامرضا انصاري فر
كليدواژه فارسي
آناليز ترمومكانيكي , فنر پلنيوم , كانال داغ ميله سوخت , جريان مغشوش , گراديان دمايي فنر , ضريب انبساط حجمي , FSAR
چكيده فارسي
هنگام ساخت ميلههاي سوخت، جابجايي و حملونقل آن و بارگذاري قرص هاي سوخت، به صورت افقي صورت ميپذيرد. در صورت مهار نشدن قرصهاي سوخت، اين احتمال وجود دارد كه بين آنها فاصله ايجاد شود. هنگام نصب ميله سوخت فشار داخل ميلهي سوخت در حدود 2MPa ميباشد و در صورت فاصله افتادن بين قرصها، در اين گپ قرار گرفته و ديگر اجازه بازگشت قرصها به جاي خود نميدهد. اين امر موجب انحراف قرص سوخت و چسبيدن به ديواره غلاف شده و از قرصهاي سوخت مجاور فاصله ميگيرد. در چنين حالتي از آنجايي كه فشار درون راكتور در حدود 15MPa مي باشد، غلاف سوخت به فشار راكتور واكنش داده و موجب ميشود قطر غلاف در ناحيه جداشدگي كاهش يابد. نامنظم بودن ستون قرصها بعد از نصب قابل اصلاح نيست و پيامد ها و آثار منفي به بار ميآورد. براي حل اين مشكلات و متراكم نگه داشتن ستون قرصهاي سوخت رايج است كه از فنري در فضاي پلنيوم استفاده شود تا نيرويي محوري به قرصهاي سوخت وارد كند و از جابجا شدن قرصهاي سوخت در طول بارگذاري، نگهداري و حمل و نقل جلوگيري كند. به همين دليل آناليز و بررسي فنر پلنيوم اهميت ويژهاي براي كاركرد راكتورهاي هسته اي دارد.
در اين پايانامه، براي آناليز ترمومكانيكي فنر پلنيوم از نرم افزار هاي FRAPCON و COMSOL استفاده ميشود. نرم افزار FRAPCON يك كد آناليز ترمومكانيكي ميله سوخت است و مشخصاتي مثل انبساط حرارتي قرص و غلاف سوخت، دماي قرص، غلاف، سيال، پلنيوم و ديگر اطلاعات داده ميشود، اما مشخصا اثر و داده اي راجعبه فنر پلنيوم داده نميشود. در ابتدا با استفاده از داده هاي نوترونيك كه از كارفرما گرفته شده است كد FRAPCON نوشته شد و از نتايج آن به عنوان ورودي در نرم افزار COMSOL استفاده گرديد.
در اين پروژه، گراديان دمايي فنر و به طبع تغييرات ثابت فنر و نيروهاي اعمالي فنر، در طول زمان، در حالت كاركرد عادي قلب راكتور ناشي از تنش هاي دمايي مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفت. براي اين منظور پس از نوشتن كد FRAPCON و گرفتن خروجي ها، شبيه سازي در نرم افزار COMSOL با دو حالت دو بعدي و سه بعدي دنبال شد. در مدل دو بعدي ما توزيع توان محوري سوخت را در بازه هاي زماني مختلف به صورت يك منبع گرمايي در نظر گرفتيم و شرايط مرزي مثل سرعت سيال پايين پلنيوم براي مدل سه بعدي بدست آورده شد. در حالت سه بعدي، فضاي پلنيوم، فنر و سيال عبوري از اطراف آن، با اعمال شرايط مرزي گرفته شده در مدل دو بعدي و شرايط مرزي گرفته شده از FRAPCON مدلسازي شد. در اين قسمت براي هر بازه زماني، مدل شبيه سازي شده و گراديان دمايي فنر و پس از آن ميزان تغيير طول فنر ناشي از اثرات دمايي بدست آورده شد. در قدم بعد تغيير طول كلي فنر، نيروي وارد به فنر و تغييرات ثابت فنر با لحاظ كردن انبساط محوري قرصهاي سوخت، غلاف و فنر در طول زمان در حالت كاركرد عادي قلب راكتور بدست آورده شد.
كليدواژه لاتين
Thermomechanical analysis , plenum spring , fuel rod hot channel , turbulent flow , spring temperature gradient , volumetric expansion coefficient , FSAR
عنوان لاتين
Thermomechanical analysis of the plenum spring in the fuel rod of Bushehr nuclear reactor (TVS-2M) under the conditions of Normal operation core
گروه آموزشي
مهندسي هستهاي
چكيده لاتين
Abstract
When making fuel rods, its handling and transportation and loading of fuel pellets are done horizontally. If the fuel pellets are not restrained, there is a possibility of a gap between them. When installing the fuel rod, the pressure inside the fuel rod is about 2 MPa, and if there is a gap between the pills, it is placed in this gap and does not allow the pills to return to their place. This causes the fuel pellet to deviate and stick to the wall of the sheath and distance itself from the adjacent fuel pellets. In such a case, since the pressure inside the reactor is around 15 MPa, the fuel sheath reacts to the reactor pressure and causes the diameter of the sheath to decrease in the separation area. The irregularity of the column of tablets cannot be corrected after installation and brings negative consequences and effects. To solve these problems and keep the column of fuel pellets dense, it is common to use a spring in the plenum space to apply an axial force to the fuel pellets and prevent the fuel pellets from moving during loading, storage and transportation. For this reason, the analysis and investigation of the plenum spring is particularly important for the operation of nuclear reactors.
In this thesis, FRAPCON and COMSOL software are used for the thermomechanical analysis of plenum spring. FRAPCON software is a thermomechanical analysis code of the fuel rod and specifications such as thermal expansion of the pellet and fuel sheath, temperature of the pellet, sheath, fluid, plenum and other information are given as output, but obviously no effect and data are given about the plenum spring. At first, the FRAPCON code was written using neutronic data obtained from the employer, and its results were used as input in COMSOL software.
In this project, the temperature gradient of the spring and the constant changes of the spring and the applied forces of the spring were investigated and evaluated over time in the normal working state of the reactor core caused by temperature stresses. For this purpose, after writing the FRAPCON code and getting the outputs, simulation was followed in COMSOL software with two-dimensional and three-dimensional modes. In the two-dimensional model, we considered the axial power distribution of the fuel in different time intervals as a heat source, and the boundary conditions such as the low fluid velocity of the plenium were obtained for the three-dimensional model. In the three-dimensional mode, the plenum space, the spring and the fluid passing around it were modeled by applying the boundary conditions taken in the two-dimensional model and the boundary conditions taken from FRAPCON. In this part, for each time period, the model was simulated and the temperature gradient of the spring and then the amount of change in the length of the spring due to temperature effects was obtained. In the next step, the change in the overall length of the spring, the force applied to the spring and the constant changes of the spring were obtained by taking into account the axial expansion of the fuel pellets, casing and spring over time in the normal operating mode of the reactor core.
تعداد فصل ها
4
فهرست مطالب pdf
34186
نويسنده