The conceptual design and the analysis for passive residual heat removal system for a small reactor
Küçük bir reaktör için pasif artık ısı giderme sisteminin kavramsal tasarımı ve analizi
- Tez No: 914147
- Danışmanlar: PROF. WANG JİANJUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Nükleer Mühendislik, Nuclear Engineering
- Anahtar Kelimeler: Pasif Artık Isı Giderme Sistemi, Artık Isı, Doğal dolaşım, Küçük Modüler Reaktör, RELAP5, Passive Residual Heat Removal System, Residual Heat, Natural circulation, Small Modular Reactor, RELAP5
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Harbın Engıneerıng Unıversıty
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Nükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, 100 MW termal güce sahip Küçük Modüler Reaktör (SMR) için, buhar arasında sürdürülebilir bir doğal sirkülasyon oluşturarak reaktör çekirdeğinden kalan bozunma ısısını, buhar jeneratörü ve PRHRS arasında güvenilir bir Pasif Artık Isı Giderme Sistemi (PRHRS) için optimum sistem parametreleri geliştirmek amacıyla başlatılmıştır. Önerilen sistem, buhar jeneratörü ikincil döngüsü ve PRHRS bileşenlerinin, birincil döngüden alınan ısıyı temsil edecek şekilde 100 MW'lık bir ısı kaynağını U-boruları üzerinde eşit olarak dağıtmasıyla tasarlanmıştır. Buhar jeneratörü buhar çıkışı, ısı değiştiricinin girişine bağlanır ve ısı değiştiricinin çıkışı, besleme suyu girişinden buhar jeneratörüne bağlanır. Ana buhar çıkışı ve besleme suyu girişi, izolasyon valflerinin tetiklenmesiyle izole edilir ve artık ısının tamamen PRHRS'ye dayalı olarak uzaklaştırılmasının gerçekleştirilmesi için reaktörün kapatılmasının ardından döngü, PRHRS döngüsüyle değiştirilir. Bu çalışmada, reaktörün termal-hidrolik davranışlarını simüle etmek ve önerilen kavramsal tasarımı geliştirmek için sonuçları elde etmek için RELAP5 sistem kodu kullanılmıştır. RELAP5, nükleer reaktörlerin termal-hidrolik sistemlerinin operasyonel geçici durumlar ve olası olası kazalar altındaki birleşik davranışının simülasyonu için kullanılan bir araçtır. Öncelikle kavramsal tasarımın sistem konfigürasyonları tamamlandı. Daha sonra hem diğer SMR türleri hem de geleneksel PWR'ler üzerinde sayısal hesaplamalar, ölçeklendirme ve kıyaslama yöntemleriyle sistem sınır koşulları belirlendi. Daha sonra sistem düğümleme diyagramı geliştirilir ve önerilen tasarım RELAP5 için kodlandı. RELAP5 için sistem tasarımı ve kodlama tamamlandıktan sonra kod, C şeklindeki tüplerin sayısı, tek bir tüpün iç çapı, su tankının yüksekliği ve tanktaki su hacmi gibi çeşitli başlangıç parametreleriyle çalıştırıldı. Diğer değişkenler sabit tutularak her seferinde sadece bir parametre değiştirilerek her bir değişken için optimum değerin elde edilmesi ve simülasyon bulguları kaydedildi. Son olarak her değişken için elde edilen optimum parametreler birleştirilerek elde edilen tüm değerlerin birlikte çalıştığı sistem performans analizi için başka bir simülasyon işlemi gerçekleştirildi. Simülasyon sonuçlarından elde edilen bulgulara göre, 15,75 mm iç çapında ve 6.244 m uzunluğunda 95 adet C şeklinde tüp kullanılması ve su deposunun 10,69 m kot üzerine 128,2 m3 su hacmine yerleştirilmesi optimum sistem parametreleri olarak elde edilmiştir. Bu parametrelere göre, önerilen tasarımın, hiçbir harici güç veya operatör müdahalesine ihtiyaç duymadan, sürdürülebilir iki fazlı doğal sirkülasyon kurarak kaynaktan 12 saat boyunca stabil ısı uzaklaştırımı sağlayabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
This study is initiated to develop a reliable Passive Residual Heat Removal System (PRHRS) for a Small Modular Reactor (SMR) with 100 MW of thermal power that can remove the residual decay heat from the reactor core by establishing a sustainable natural circulation between the steam generator and the PRHRS heat exchanger by determining the optimum system parameters. The proposed system is designed with the steam generator secondary loop and the PRHRS components evenly distributing a 100 MW of heat source over U-tubes to represent the heat received from the primary loop. The steam generator steam outlet is connected to the inlet of the heat exchanger, and the outlet of the heat exchanger is engaged to the steam generator from the feedwater inlet. The main steam outlet and feedwater inlet are isolated by triggering the isolation valves, and the loop is replaced with the PRHRS loop following the reactor shutdown for realizing the residual heat removal entirely relying on the PRHRS. In this study, the RELAP5 system code is used to simulate the reactor's thermal-hydraulic behaviors and obtain the results to develop the proposed conceptual design. RELAP5 is a tool used for the simulation of the coupled behavior of the nuclear reactors' thermal-hydraulic systems under operational transients and any possible postulated accidents. At first, the system configurations of the conceptual design are completed. Then, the system boundary conditions are determined with numerical calculations, scaling, and benchmarking methods on both other types of SMRs and conventional PWRs. Later, the system nodalization diagram is developed, and the proposed design is coded for RELAP5. Once the system design and coding for RELAP5 are completed, the code is run with several initial parameters for the number of C-shaped tubes, the inner diameter of a single tube, the height of the water tank, and the water volume in the tank, changing only one parameter at a time by keeping the other variables constant to obtain the optimum values for each of them, and the simulation findings are recorded. Finally, the optimum parameters obtained for each variable are combined, and another simulation process is conducted for the system performance analysis with all obtained values working together. According to the findings of the simulation results, using 95 C-shaped tubes with 15.75 mm inner diameter with 6.244 m length and placing the water tank on 10.69 m of elevation with 128.2 m3 of water volume are obtained as the optimum system parameters. By these parameters, it is found that the proposed design can provide 12 hours of stable heat removal from the source by establishing a sustainable two-phase natural circulation with no external power or operator action is required.
Benzer Tezler
- Mecra-mekân olarak arkeoloji müzesi: Geçmişin temsilinde görme aygıtı metaforu, 'Arkeoskop'
Archaeological museum as medium-space: The optical device metaphor in representing the past, 'Archaeoscope'
BERİL SEZEN SARHAN
- Yapı bilgi modelleme aracılığı ile enerji etkin yapı tasarımı ve geliştirilmesi: Bir konut projesi örneği
Energy efficient design and enhance of buildings with building information modelling: The case of a multistory residential building
DAMLA ELBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
- Ters yüz edilmiş öğrenme ortamında gerçekleştirilen türev öğretiminin ilköğretim matematik öğretmen adaylarının kavramsal ve işlemsel bilgileri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of teaching of derivatives in the flipped learning environment on the conceptual and procedural knowledge of mathematics tecaher candidates
PERİHAN AYANOĞLU
Doktora
Türkçe
2022
MatematikKastamonu ÜniversitesiMatematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ İNCİKABI
- Fen öğretiminde ortak bilgi yapılandırma modelinin ilköğretim öğrencilerinin bilişsel ve duyuşsal öğrenmeleri üzerine etkilerinin incelenmesi
The study on impact of common knowledge construction model on the cognitive and affective learning of primary education students in science education
ESRA BENLİ ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2014
Eğitim ve ÖğretimGazi Üniversitesiİlköğretim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN HAMZAOĞLU
- İlkokul matematik derslerinde olumlu bir söylem ortamının etkisinin söylem analizi yöntemiyle incelenmesi
Analyzing the effect of a positive discourse in math lessons at primary school by using discourse analysis method
GALİP GENÇ
Doktora
Türkçe
2016
Eğitim ve ÖğretimPamukkale Üniversitesiİlköğretim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ RIZA ERDEM