بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش سیستم ترموهیدرولیک، شامل مجموعه استخرها، تانک تاخیری، مدار خنک کننده اولیه، شیرها ، پمپ،مبدل حرارتی، کانالهای توان متوسط و داغ، مجموعههای پرتودهی، محفظه زیرین و شیر ایمنی قلب راکتور تحقیقاتی تهران - TRR - با استفاده از کد RELAP5 به طور کامل شبیه سازی شده و با دادههای آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی صورت گرفته است. سپس سناریوهای مختلف حوادث محتمل از دست دادن جریان خنک کننده - LOFA - شامل حادثه از دست دادن پمپ و نیز حوادث گیر کردن یا باز شدن ناگهانی دریچه ایمنی، شبیه سازی و آنالیز شده اند. نتایج حاکی از ایمن بودن TRR در صورت اجرای خاموش سازی های اضطراری پیش بینی شده میباشد.
.1 مقدمه:
راکتورهای تحقیقاتی نقش و جایگاه ویژهای در پیشبرد علوم و فنون هستهای دارا میباشند .[1] راکتور تحقیقاتی تهران - TRR - یک راکتور از نوع استخری با توان 5 مگاوات میباشد .[2] از جمله مهمترین حوادث محتمل در این از راکتورها، حادثه از دست رفتن خنک کننده - LOFA - ، میباشد. کدهای محاسباتی ATHLET، CATHARE، و RELAP از جمله مهمترین کدهای محاسبات هستهای با قابلیت بهترین تقریب ممکن - BE Tools - در شبیه سازی روند حوادث مبنای طراحی - DBA - میباشند
همچنین قابلیت مدل سازی همزمان کلیه تجهیزات سیستم مهندسی ایمنی راکتور، قابلیت حل کامل معادلات - دو فازی در حضور یک گاز تراکم ناپذیر - پایستگی جرم، انرژی، و تکانه، به همراه حجم بسیار بالای معادلات تجربی قابل استفاده از جمله مزایای کد RELAP میباشند .[5] از کد فوق به منظور شبیه سازی و آنالیز انواع حوادث مبنای طراحی [5] از جمله حوادث [3] LOCA، [4] SBO، [6] LOFA، و [7] RIA در آنالیز ایمنی راکتورهای تحقیقاتی [8] استفاده شده است.
از جمله مزایای پژوهش جاری، شبیه سازی کامل و لحاظ کلیه اجزاء سیستم خنک کننده اولیه به همراه اجزاء تاثیر گذار مدار ثانویه میباشد. همچنین مدل سازی و بررسی کلیه حوادث محتمل LOFA - شامل 4 سناریوی مختلف - در آخرین چیدمان قلب کاری راکتور تحقیقاتی تهران انجام شده است. بررسی نتایج اعتبار سنجی یک پژوهش مجزا - Blind Search - در نقاط مختلف دنیا بیانگر حساسیت بسیار بالای نتایج کد RELAP به نحوه مدل سازی راکتور - - Reactor Nodalization میباشد
.2 روش پژوهش:
دراین پژوهش راکتور تحقیقاتی تهران 2]، 3، [4 به عنوان راکتور مبنای محاسبات انتخاب شد. راکتور فوق یک راکتور تحقیقاتی استخری با توان بیشینه کاری 5 مگاوات با سوخت صفحه ای U3O8 با غنای 235 U%20 میباشد. شکلهای 1 الی 4 به ترتیب نشانگر نمای سه بعدی راکتور و سیستم خنک کننده اولیه، نمای سه بعدی استخر و قلب راکتور، نمای شماتیک کلیه اجزاء سیستم خنک کننده راکتور، و نیز محفظه زیرین و دریچه ایمنی راکتور میباشند. همچنین جدول 1 بیانگر مشخصات عمومی سوخت و راکتور تهران میباشد.
شکل - 1 شمای سه بعدی مدار اولیه خنک کننده TRR
شکل - 2 شمای سه بعدی استخر و قلب TRR
شکل - 3 طرح شماتیک سیستم خنک کننده TRR
شکل - 4 شمای سه بعدی محفظه زیرین و دریچه ایمنی TRR
در این پژوهش ابتدا سیستم خنک کننده راکتور تحقیقاتی تهران به طور کامل مدل سازی شده - شکل - 5 و نتایج آن بر مبنای مقادیر آزمایشگاهی قلب مرجع راکتور تحقیقاتی تهران اعتبار سنجی خواهد شد. 1000 ثانیه اول هر سناریو مرتبط با شبیه سازی حالت پایای آخرین قلب کاری راکتور تحقیقاتی تهران خواهد بود.
همچنین چهار سناریو شامل: الف - حادثه فقدان پمپ همراه با خاموش سازی اضطراری ناشی از سیگنال خطای پمپ؛ ب - حادثه فقدان پمپ به همراه خاموش سازی اضطراری ناشی از سیگنال کاهش 10 درصدی دبی جریان خروجی قلب ج - حادثه فقدان پمپ به همراه باز نشدن دریچه ایمنی قلب راکتور همراه با خاموش سازی اضطراری راکتور؛ د - حادثه باز شدن ناگهانی دریچه ایمنی قلب راکتور در شرایط کارکرد عادی راکتور همراه با خاموش سازی اضطراری راکتور، مدل سازی و تحلیل شد. به ترتیب، ضرایب افت فشار ناشی از تغییر سطح مقاطع اتصلات، اجزاء مختلف نظیر شیرها، و نیز زبری لولهها با استفاده از روابط بوردا-کارنات مستخرج از [10]، تابعی بر حسب عدد رینولدز مستخرج از [11]، و نیز نمودار مودی-چارت تعریف گردید
توزیع توان شعاعی و محوری بر روی صفحات سوخت به طور کسینوسی و به طور محافظه کارانه با لحاظ قله توان بیشینه کل 3 برای کانال داغ لحاظ شد. همچنین توزیع توان زمان ناشی از گرمای پسمان پس از خاموش سازی اضطراری به طور نمایی و بر حسب نتایج کد ORIGEN لحاظ گردید.[4] فاصله زمانی ارسال سیگنال خاموش سازی اضطراری تا خاموش سازی راکتور به طور محافظه کارانه برابر 1 ثانیه ملحوظ شد. همچنین منطبق ترین روابط تجربی به منظور محاسبه دقیق ضرایب انتقال حرارت در قلب راکتور و مبدل حرارتی ملحوظ گردید.
جدول -1 مشخصات عمومی سوخت و راکتور تحقیقاتی تهران
شکل -5 الگوی مدل سازی راکتور تهران توسط کد RELAP
