VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi

Sinem UZUN, (Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Ankara, Türkiye)
Yasin GENÇ, (Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Ankara, Türkiye)
Adem ACIR (Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Ankara, Türkiye)
Politeknik Dergisi
6 6
Yıl: 2021 Cilt: 24 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1009 - 1015 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.2339/politeknik.777890 İndeks Tarihi: 29-07-2022

VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi

Öz:
Nükleer güç reaktörlerinin güvenlik ve tasarım özellikleri incelenirken termal analizlerin önemi büyüktür. Bu çalışmada amaç, safsu ve $Al_2O_3$ nano parçacık içeren soğutucu akışkanın VVER -1000 nükleer reaktörünün termal performansına etkisininincelenmesidir. Bu amaçla, VVER-1000 reaktörünün denge durumunda (sürekli rejimde) ve BOC (döngü başlangıcı) koşulunda,3,7 % zenginlikteki $UO_2$ yakıt için bağıl güç yoğunluk dağılımları MCNP kodu ile elde edilmiş ve daha sonra COBRA kodu iletermal analizler yapılarak, reaktörün güvenlik kriterleri için önem arz eden DNBR (departure from nucleate boiling ratio) değeriincelenmiştir. Ayrıca COBRA kodu ile reaktörde kullanılan soğutucu akışkanlara ait sıcaklık, entalpi, yoğunluk gibi termaldeğerler ve yakıt ve zarf bölgelerine ait sıcaklık değerleri hesaplanmıştır. Yapılan analizler sonucu, nano akışkan kullanımındareaktörün ısı iletiminde en verimli soğutucunun, % 0,1 oranında $Al_2O_3$ eklenmiş akışkan olduğu belirlenmiştir.
Anahtar Kelime: keff Nano akışkan MCNP VVER-1000 ısı transferi

Investigation of Thermal Performance of Aluminum Nanoparticle Coolant in VVER-1000 Reactor

Öz:
Thermal analysis is of great importance when examining the safety and design features of nuclear power reactors. The aim of this study is to examine the effect of pure water and coolant containing $Al_2O_3$ nanoparticles on thermal performance of VVER -1000 nuclear reactor. In this study, the VVER-1000 reactor is in steady state and BOC (begining of cycle) condition, relative power density distributions for $UO_2$ fuel with 3.7% enrichment were obtained with the MCNP code and then, thermal analysis were made with the COBRA code and DNBR value, which is very important for the safety criteria of the reactor, was examined. In addition, with the COBRA code, thermal values such as temperature, enthalpy, density, and temperature values of the fuel and clad regions, which are of great importance for the reactor, were calculated. As a result of the analysis, it was determined that the most efficient coolant is 0.1% $Al_2O_3$ fluid in the heat transfer of the reactor.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] William J.Kinsella, “Extracting Uranium’s futures: Nuclear wastes, toxic temporalities, and uncertain decisions ”, The Extractive Industries and Society, Available online 8 February (2020).
  • [2] Christophe Poinssot, Christine Rostaing, Pascal Baron, Dominique Warin, Bernard Boullis, “Main Results of the French Program on Partitioning of Minor Actinides, a Significant Improvement Towards Nuclear Waste Reduction”, Procedia Chemistry, Volume 7, Pages 358- 366, (2012)
  • [3] The VVER Today, Evolution, Design, Safety, ROSATOM Overseas Report
  • [4] Zarifi E., Jahanfarnia G., Veysi F., “Neutronic Simulation of water-based nanofluids as a coolant in VVER-1000 reactor”,Progress in Nuclear energy (65),32-41, (2013).
  • [5] Hadad K.,Hajizadeh A., Jafarpour K.,Ganapol B.D.,”Neutronic study of nanofluids application to VVER-1000”,Annals of Nuclear Energy (37),1447- 1455,(2010).
  • [6] Abuqudaira, T. M., Stogov, Y. V., “Neutronic calculations for the VVER-1000 LEU and MOX assembly computational benchmark using the GETERA code ”, Journal of Physics: Conference Series, 1133: 1- 10, (2018).
  • [7] Louis, H. K., “Investigation of the Pin-By-Pin Fission Rate Distributions for VVER MOX and LEU Fuel Assemblies Using MCNPX Code”, International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR), 5(9): 2926 – 2931, (2016).
  • [8] OECD NEA, A VVER-1000 LEU and MOX Assembly Computational Benchmark: Specification and Results, (2002).
  • [9] JitkaVojackova, Filip Novotny, Karel Katovsky,” Safety analyses of reactor VVER 1000”, Energy Procedia, 127,352-359 , September (2017).
  • [10] Mohammed S.Dwiddar, Alya A.Badawi, Hanaa H.AbouGabal, Ibrahim A.El-Osery, Investigation of different scenarios of thorium–uranium fuel distribution in the VVER-1200 first core, Annals of Nuclear Energy, 85, 605-612, November (2015).
  • [11] Martin K., Boran K., “Isı borulu havadan havaya ısı değiştiricisinde CuO+Fe/Saf Su ve CuO/Saf su nano akışkanlarının kullanımının ısıl performansa etkisinin incelenmesi”, Politeknik Dergisi, *(*): *, (*). (Erken Görünüm)
  • [12] Akkaya M., Menlik T. and Sözen A., “Performance enhancement of a vapor compression cooling system: an application of POE/Al2O3”, Journal of Polytechnic, *(*): *, (*). (Erken Görünüm)
  • [13] Sayantan Mukherjee, Sayan Jana, PurnaChandra Mishra, Paritosh Chaudhuri, ShantaChakrabarty, “Experimental investigation on thermo-physical properties and subcooled flow boiling performance of Al2O3/water nanofluids in a horizontal tube”, International Journal of Thermal Sciences, 159, (2021).
  • [14] Zarifi E., Jahanfarnia G., Veysi F.,”Thermal hydraulic modeling of nanofluids as the coolant in VVER-1000 reactor core by the porous media approach”, Annals of Nuclear Energy, 51, 203-212, (2013).
  • [15] Hassan Saadati, Kamal Hadad, Ataollah Rabiee, “Safety margin and fuel cycle period enhancements of VVER1000 nuclear reactor using water/silver nanofluid”, Nuclear Engineering and Technology, 50: 639- 647,(2018).
  • [16] F. Faghihi, S.M. Mirvakili, S. Safaei, S. Bagheri, “Neutronics and sub-channel thermal-hydraulics analysis of the Iranian VVER-1000 fuel bundle”, Progress in Nuclear Energy 87: 39-46, (2016).
  • [17] O. Safarzadeh, A.S. Shirani, A. Minuchehr, F. Saadatian,” Coupled neutronic/thermo-hydraulic analysis of water/Al2O3 nanofluids in a VVER-1000 reactor”, Annals of Nuclear Energy 65: 72–77, (2014).
  • [18] COBRA-IV PC: A Personal Computer Versıon Of CobraIv-I For Thermal-Hydraulıc Analysıs Of Rod Bundle Nuclear Fuel Elements And Cores, U.S. Department of Energy under Contract DE-AC06-76RLO 1830, B. Webb January, (1988).
  • [19] X-5 Monte Carlo Team, 2005. MCNP-A General Monte Carlo N-Particle TransportCode, Version 5, vol. II: User’s Guide, LA-CP-03-0245, Los Alamos National Laboratory.
  • [20] Muhammad Arshad, “Study Of Xenon And Samarıum Behavıour In The Leu PARR-1 Cores” Reactor Physics Group,Nuclear Engineering Division Pakistan Institute of Nuclear Science & Technology, October, (1994).
  • [21] Elif Begüm ELÇİOĞLU, Almıla GÜVENÇ YAZICIOĞLU,Sadık KAKAÇ,” Nanoakışkan Viskozitesinin Karşılaştırmalı Değerlendirmesi”, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 34, 1, 137-151,( 2014).
  • [22] Velagapudi, V., Konijeti, R.K., Aduru, C.S., Empirical correlation to predict thermophysical and heat transfer characteristics of nanofluids. Therm. Sci. 12(2): 27– 37,(2008).
  • [23] Maïga, S.E.B., Nguyen, C.T., Galanis, N., Roy, G., Heat transfer behaviours of nanofluids in a uniformly heated tube. Superlattices Microst. 35(3): 543–557,(2004).
  • [24] Pak, B.C., Cho, Y.I., Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particles. Exp. Heat Transfer 11(2): 151–170, (1998).
  • [25] Seyed Mohammad Mousavizadeh, Gholam Reza Ansarifar, Mansour Talebi, “Assessment of the TiO2/water nanofluid effects on heat transfer characteristics in VVER-1000 nuclear reactor using CFD modeling”, Nuclear Engineering and Technology, 47(7): 814-826 December (2015).
  • [26] Westinghouse Technology Systems Manual Section 2.2, Power Distribution Limits
APA UZUN S, GENÇ Y, Acır A (2021). VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. , 1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
Chicago UZUN Sinem,GENÇ Yasin,Acır Adem VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. (2021): 1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
MLA UZUN Sinem,GENÇ Yasin,Acır Adem VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. , 2021, ss.1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
AMA UZUN S,GENÇ Y,Acır A VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. . 2021; 1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
Vancouver UZUN S,GENÇ Y,Acır A VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. . 2021; 1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
IEEE UZUN S,GENÇ Y,Acır A "VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi." , ss.1009 - 1015, 2021. 10.2339/politeknik.777890
ISNAD UZUN, Sinem vd. "VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi". (2021), 1009-1015. https://doi.org/10.2339/politeknik.777890
APA UZUN S, GENÇ Y, Acır A (2021). VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. Politeknik Dergisi, 24(3), 1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
Chicago UZUN Sinem,GENÇ Yasin,Acır Adem VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. Politeknik Dergisi 24, no.3 (2021): 1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
MLA UZUN Sinem,GENÇ Yasin,Acır Adem VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. Politeknik Dergisi, vol.24, no.3, 2021, ss.1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
AMA UZUN S,GENÇ Y,Acır A VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. Politeknik Dergisi. 2021; 24(3): 1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
Vancouver UZUN S,GENÇ Y,Acır A VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi. Politeknik Dergisi. 2021; 24(3): 1009 - 1015. 10.2339/politeknik.777890
IEEE UZUN S,GENÇ Y,Acır A "VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi." Politeknik Dergisi, 24, ss.1009 - 1015, 2021. 10.2339/politeknik.777890
ISNAD UZUN, Sinem vd. "VVER-1000 Reaktöründe Alüminyum Nanoparçacıklı Soğutucunun Termal Performansının İncelenmesi". Politeknik Dergisi 24/3 (2021), 1009-1015. https://doi.org/10.2339/politeknik.777890
Sayfa Oluşturulma Tarihi
25-04-2024 5:47

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları