مدل محاسباتی رفتار گذرای تنظیم‌گر فشار در رآکتورهای آب سبک تحت فشار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

شرکت طراحی و مهندسی شبیه‌سازهای صنعتی ایران (ادیس)، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 1339-14155، تهران ایران

چکیده

در رآکتورهای آب سبک تحت فشار، تنظیم‌­گر وظیفه­‌ی تنظیم فشار مدار اولیه را به عهده دارد. این تجهیز از نقش بسیار مهمی در ایمنی رآکتور برخوردار است. در این مقاله رفتار پویای تنظیم­‌گر فشار در شرایط گذرا مدل‌سازی شد. در این مدل محاسباتی، تنظیم­‌گر فشار به سه ناحیه­‌ی مختلف تقسیم شد. این نواحی شامل ناحیه‌­ی بخار، ناحیه­‌ی آب اشباع در تماس با بخار و ناحیه‌ای که در آن آب ورودی با آب داخل تنظیم­‌گر فشار مخلوط می‌شود، است. در این مدل‌سازی پدیده‌های انتقال مانند چگالش بخار روی دیواره، چگالش بخار بر اثر اسپری آب سرد، تبخیر و جوشش حجمی سیال و هم­چنین جذب انرژی از طریق گرم‌کن‌ها و تبادل انرژی از طریق دیواره با محیط خارج در نظر گرفته شده و با استفاده از معادله­‌های پایستگی جرم و انرژی و معادله‌­ی حالت، فشار، سطح آب و دمای هر یک از نواحی محاسبه شد. مدل محاسباتی به صورت یک بسته نرم‌افزاری تهیه شد که توانست شبیه‌­سازی تمامی فرایندهایی که در یک تنظیم­‌گر فشار می‌تواند رخ دهد را به سهولت انجام دهد. با استفاده از این نرم‌­افزار می‌توان فرایندهایی شامل روشن و خاموش کردن گرم‌کن‌ها، اسپری نمودن آب، تزریق و تخلیه‌­ی آب و هم­چنین باز کردن شیر اضطراری تخلیه‌­ی بخار برای کاهش فشار را به صورت دستی و یا از طریق سناریوهای از پیش تعیین شده انجام داد. از نتایج آزمایش­‌های انجام شده در دانشگاه MIT بر روی یک تنظیم­‌گر فشار در فرایندهای تزریق آب، تخلیه‌­ی آب، تخلیه پس از تزریق آب، برای اعتبارسنجی مدل محاسباتی استفاده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Computational Transient Model of a Pressurizer in Light Water PWR

نویسندگان [English]

  • M Moubed
  • A Hossini Ghafar
چکیده [English]

The pressurizer component controls and maintains the pressure within the primary loop in Pressurized Water Reactor (PWR). It plays a vital role in the safe operation of PWRs. In this paper, the dynamic behavior of a pressurizer in transient condition is simulated. A numerical model based on three control volumes is considered to simulate the behavior of the pressurizer in transient condition. These three areas include the vapor region, saturated water in contact with vapor region and the region where the surged water is mixed with the water within the pressurizer. In the developed model, wall condensation, spray condensation, evaporation, bulk boiling and the energy absorption through the heater and heat transfer through the wall to ambient phenomena are taken into account. The mass, energy conservation with water-steam state equations are used to calculate the pressurizer pressure, water level and temperatures of each region. The presented model is developed as a software package so as the user can simulate all the available transient with a great ease. Specifically, by using the developed software, heater on/off, spray, in-surge, out-surge and opening of relief valve can be simulated by the user action or through predefined scenarios. The Massachusetts Institute of Technology (MIT) pressurizer test facility experimental data for in-surge, out-surge and out-surge after in-surge transients, are used to validate the developed model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Simulation
  • Pressurizer
  • Transient Behavior
  • PWR
  1. G. Leoni, G. Santarossa, Critical Comparison between Theoretical and Experimental Transients of the Enrico Fermi PWR, Energia Nucleare, 14 (1967).

 2.   A.N. Nahavandi, S. Mackenchery, An Improved Pressurizer Model with Bubble Rise and Condensate Drop Dynamics, Nuclear Engr. and Des. 12 (1970) 135.

 3.   R.C. Baron, Digital Model Simulation of a Nuclear Pressurizer, Nuclear Sci. and Engr. S2 (1973) 283.

 4.   E. Takasuo, Modeling of Pressurizer Using APROS and TRACE Thermal Hydraulic Codes, (2006).

 5.   APROS (Advanced Process Simulation Environment) (Vihavainen et al.,1999) has been developed in Finland.

 6.   TRACE (TRAC/RELAP Advanced Computational Engine) (USNRC, 2005) is the thermal hydraulic tools developed at the USNRC.

 7.   S. Kim, An Experimental and Analytical Model of a PWR Pressurizer during Transients, Massachusetts Institute of Technology, Ph. D Thesis (1984).

 8.   U.S. Department of Energy Washington, D.C. 20585, DOE FUNDAMENTALS HAND-BOOK MECHANICAL SCIENCE, 2 of 2 (1993).

 9.   Y.A. Çengel Heat and Mass Transfer: A Practical Approach, (2007).

 10.http://www.x-eng.com.