آنالیز انتقال حرارت در حالت غیر هم محور بودن قرص‌های سوخت و غلاف در میله سوخت رآکتور هسته‌ای به روش‌های تحلیلی و عددی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، صندوق پستی: 16471-51666، تبریز ـ ایران

چکیده

میله سوخت رآکتور هسته­ای متشکل ازقرص­های سوخت، فاصله گازی وغلاف می­باشد که در حالت عادی قرص­های سوخت و غلاف پیرامون آنها هم‌محور بوده و فاصله گازی هم در حدفاصل این دو جزء قرار گرفته است. در این حالت معادله انتقال حرارت در میله سوخت دو بعدی است و به زاویه بستگی ندارد. مسلماً حذف شدن فاصله گازی در یک جهت خاص (حالت غیرهم محوری قرص­های سوخت و غلاف)، منجر به افزایش دمای غلاف و سیال خنک‌کننده در آن جهت خواهد شد. در این پژوهش نحوه توزیع درجه حرارت در سه بعد برای یک میله سوخت، به دو روش تحلیلی و عددی در حالت پایا، برای بدست آوردن ماکزیموم درجه حرارت در قرص­های سوخت، غلاف و سیال خنک‌کننده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از دو روش تحلیلی و عددی تطابق خوبی با هم داشته و نشان می­دهند پدیده­هایی چون ذوب موضعی غلاف و جوشش سیال بوجود نخواهند آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analytical and Numerical Heat Transfer Analysis of Eccentric Fuel Pellets in a Fuel Element of Nuclear Reactor

نویسندگان [English]

  • H Aminfar
  • M.H Ghafari
چکیده [English]

A fuel element in nuclear reactors generally consists of fuel pellets, gaseous gap and cladding. Normally the pellets and cladding are coaxial. In this case; heat conduction equation in the fuel element is two dimensional, independent on angle (θ). Certainly elimination of gaseous gap in one direction (eccentricity of fuel pellets), will increase cladding and coolant temperature at the same direction. In this work, three dimensional analytical and numerical steady state heat transfer behavior in eccentric fuel element were studied to determine maximum temperature of fuel pellets, cladding, and coolant. Good agreement between analytical and numerical results was obtained. It is concluded that because of eccentricity of fuel element, melting of cladding and boiling in coolant will not occur.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Three Dimensional Calculations
  • Fuel Element
  • Gaseous Gap
  • Cladding
  • Fuel Pellets
  • Coolant
  • Eccentric
  • Comparative Evaluations
  1. 1.    M.M. EL-Wakil, Nuclear Heat Transport, 3rd Edition, The American Nuclear Society, USA, (1981).

 

  1. 2.    N.E. Todreas, M.S. Kazimi, Nuclear System II, Hemisphere Publishing Corporat­ion, (1990).

 

  1. 3.    E.R.G. Eckert and R.M. Drake, “Heat and Mass Transfer, 2nd Edition, McGraw-Hill Book Company,  New-York (1959).

 

  1. 4.     ح. امین‌فر و م. محمدپورفرد، ”آنالیز انتقال حرارت در میله سوخت راکتور هسته‌ای،“ مجله دانشکده فنی، دانشگاه تبریز، (زمستان 1384).                                                                          
  2. 5.    ح. امین‌فر و م. محمدپورفرد، ”بررسی عددی انتقال حرارت در کانال سوخت راکتور هسته‌ای،“ کنفرانس دینامیک شاره‌ها، دانشگاه شیراز (1384).                                                               

                                                           

  1. 6.    R.A. Churchil, J.W. Brown, “Complex variables and applications, fifth edition, McGraw-Hill Publication Company, New York (1990).

 

  1. 7.    M.S. Mayeri, S.A. Gandjalikhan Nassab, “A two dimentional thermohydro­dynamic analysys of journal bearing characteristics,” Iranian Journal of Science and Technology, No.3, p. 203 (2000).

 

  1. 8.    Fluent Package Manual, Version 6.0.12 (2002).