2013
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:
PWR 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)
Nukleáris technikai Szimpózium
• • •
Könnyen és nagymennyiségben hozzáférhető hűtőközeg Hűtőközeg vesztés esetén, negatív visszacsatolás az üregtényező függvényében Jól ismert fizikai folyamatok és a tranziens lefutások Nagy termikus inercia
1
2013
Gázhűtésű reaktorok és PWR-ek összehasonlítása II. Gázhűtésű gyorsreaktorok Hátrányok:
PWR Hátrányok:
•
• Kétfázisú hűtőközeg (sűrűség ugrásszerű megváltozása lehetséges) • Alacsony elérhető maximális hőmérséklet (kisebb hatásfok)
•
•
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)
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
2013
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
2013
ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor bemutatása IV.
ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor bemutatása V. 1
Reaktortartály U
csöves,
hőcserélő
(IHX-Intermediate heat exchanger)
3
Remanens hő eltávolító rendszer Primer
4
keringető
ventillátorok
és
indítómotoraik Opcionálisan
Nukleáris technikai Szimpózium
primer-szekunder
2
beépíthető
He-levegő
5
hőcserélőrendszer (nincs a modellben)
6
Külső hermetikus tartály
7
Reaktivitás szabályozó rendszer
4
2013
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
2013
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
2013
ALLEGRO CATHARE modelljének bemutatása I.
Reaktortartály és a zóna CATHARE modellje
Nukleáris technikai Szimpózium
7
2013
DHR hurkok CATHARE modellje
Hideg és meleg ági töréseket vizsgáló szakasz CATHARE modelje
Nukleáris technikai Szimpózium
8
2013
Primer hurok CATHARE modellje
Szekunder kör CATHARE modellje
Nukleáris technikai Szimpózium
9
2013
Köszönöm a figyelmet!
Nukleáris technikai Szimpózium
10
