ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor CATHARE termohidraulikai rendszerkódú számításai

Átírás

1 ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor CATHARE termohidraulikai rendszerkódú számításai Takács Antal MTA EK Siklósi András Gábor OAH XII. Nukleáris technikai Szimpózium 2013 Gázhűtésű reaktorok és PWR-ek összehasonlítása I. Gázhűtésű gyorsreaktorok Előnyök: A reaktor állapotától függetlenül nem jelenhet meg fázisváltozás Minimalis az üreg tényezővel megjelenő reaktivitás változást (de pozitív) A reaktor és a hűtőközeg között nem léphet fel kémiai kémiai reakció Optikai átláthatóságot biztosít Nem aktiválódik nagy neutron fluxus mellett sem Inert, nem toxikus gáz Magas hőmérsékletű primer hűtőközeg (jó átalakítási hatásfok, metallurgiai alkalmazások, a hidrogén vagy a szintetikus szénhidrogén üzemanyagok előállítása) PWR Előnyök: Könnyen és nagymennyiségben hozzáférhető hűtőközeg Hűtőközeg vesztés esetén, negatív visszacsatolás az üregtényező függvényében Jól ismert fizikai folyamatok és a tranziens lefutások Nagy termikus inercia Nukleáris technikai Szimpózium 1

2 Gázhűtésű reaktorok és PWR-ek összehasonlítása II. Gázhűtésű gyorsreaktorok Hátrányok: Kis hőkapacitás, alacsony termikus inercia (rövid idő van a beavatkozásra LOFA és LOCA esetén) Jelentősebb árnyékolás híján nagy neutronfluencia, ami a tartály anyagának elridegedéséhez vezethet (az anyagszerkezeti problémák miatt ez a terület fejlesztés alatt áll) Gyorsreaktorok tipikus hátrányai (pl.: szerkezeti anyagok igénybevétele) PWR Hátrányok: Kétfázisú hűtőközeg (sűrűség ugrásszerű megváltozása lehetséges) Alacsony elérhető maximális hőmérséklet (kisebb hatásfok) ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor bemutatása I. Demonstrátor reaktor, ami a gázhűtésű gyorsreaktorok ipari alkalmazhatóságát kívánja bemutatni Európai projektek fejlesztik, kezdetben legintenzívebben a CEA, majd a GoFastR projekt résztvevői A GFR előfutárának tekinthető A gázhűtéses gyorsreaktorok viselkedésének tanulmányozására tervezik, valamint szerkezeti anyagokat vizsgálnak Nukleáris technikai Szimpózium 2

3 ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor bemutatása II. Hőteljesítmény [MW] 75 Primer hűtőközeg He Primer hűtőközeg nyomása [Mpa] 7 Hűtőközeg hőmérséklet a belépő csonknál [ C] 260 Hűtőközeg hőmérséklete a felső keverőtérben [ C] 530 Primer tömegáram [kg/s] 56,45 Szekunder hűtőközeg Víz Szekunder köri nyomás [Mpa] 6,5 Szekunder köri tömegáram hurkonként [kg/s] 124,7 Szekunder hűtőközeg hőmérséklete az IHX belépőcsonknál [ C] 127 Szekunder hűtőközeg hőmérséklete az IHX kilépőcsonknál [ C] 197 ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor bemutatása III. Nukleáris technikai Szimpózium 3

4 ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor bemutatása IV. ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor bemutatása V. 1 Reaktortartály U csöves, primer-szekunder hőcserélő 2 (IHX-Intermediate heat exchanger) 3 Remanens hő eltávolító rendszer Primer keringető ventillátorok és 4 indítómotoraik 5 Opcionálisan beépíthető He-levegő hőcserélőrendszer (nincs a modellben) 6 Külső hermetikus tartály 7 Reaktivitás szabályozó rendszer Nukleáris technikai Szimpózium 4

5 CATHARE rendszerkód bemutatása I. CEA fejlesztésű termohidraulikai rendszerkód Eredetileg kétfázisú (víz) termohidraulikai folyamatok modellezésére fejlesztették Kétfázisú áramlások modellezésére széles körben validált A kód moduláris struktúrát alkalmaz A kód két fázisra energia-, a tömeg-, és impulzus megmaradási tételekből indul ki, ami kiegészíthető még egy 7., nem kondenzálódó gázok állapotegyenletét leíró egyenlettel Empirikus összefüggéseket használ a speciális effektusok modellezésére CATHARE rendszerkód bemutatása II. A CATHARE-t kiegészítették a gázhűtéses reaktorokhoz készült verzióval is A CATHARE gázos verziójának validálása a GFR és az ALLEGRO keretében jelenleg is folyamatban van A GFR típusú reaktorok terén a legjobban validált a jelenlegi rendszerkódok közül Nukleáris technikai Szimpózium 5

6 GUITHARE grafikus interface bemutatása A CATHARE grafikus interface-ének készült Összetett kapcsolási rajzok jeleníthetőek meg vele, amely könnyíti a modellek megértését Segíti a post processzálást, mivel a lista fájlokból közvetlenül lekérhetőek és grafikusan is megjeleníthetőek vele a kívánt adatok ALLEGRO CATHARE modelljének változása a korábbi tervekhez képest Beterveztek egy második primer hurkot Aktualizálták a DHR hurkokat (megnövelték a hő átadó felületet 1 működő DHR elég hogy el tudja távolítani az összes keletkező remanens hőt természetes cirkuláció (black out) mellett) Pony motorok betervezése Nukleáris technikai Szimpózium 6

7 ALLEGRO CATHARE modelljének bemutatása I. Reaktortartály és a zóna CATHARE modellje Nukleáris technikai Szimpózium 7

8 DHR hurkok CATHARE modellje Hideg és meleg ági töréseket vizsgáló szakasz CATHARE modelje Nukleáris technikai Szimpózium 8

9 Primer hurok CATHARE modellje Szekunder kör CATHARE modellje Nukleáris technikai Szimpózium 9

10 Köszönöm a figyelmet! Nukleáris technikai Szimpózium 10