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: Harbin Engineering University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Nükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
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
- Natural ventilation of high-rise buildings a methodology for planning with different analysis tools and case-study integration
Çok katlı binalarda doğal havalandırma farklı analiz araçları ve örnek alan entegrasyonu ile planlama için bir yöntem
TOBIAS SCHULZE
Doktora
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. AYŞE ZERRİN YILMAZ
PROF. DR. MARCO PERINO
- Harran evlerinin geometrik özelliklerinin ve yapım tekniğinin hesaplamalı performans bağlamında değerlendirilmesi
Evaluation of geometric features and construction technique of Harran houses in context of computational performance
SERHAT GÜLMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA ALAÇAM
DR. ÖĞR. ÜYESİ ORKAN ZEYNEL GÜZELCİ
- Yürüme desteği için yürüteç- dış iskelet mekanizması tasarımı ve denetimi
Design and control of walker-exoskeleton mechanism for gait assistance
FATİH CELLEK
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ KALAYCIOĞLU
- Design, development and functional evaluation of novel transtibial prostheses
Yeni transtibial protezlerin tasarımı, geliştirilmesi ve fonksiyonel değerlendirilmesi
BARIŞ BAYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN ÜNAL
- Ürün performans kavramının toplumsal cinsiyet bağlamında ele alınması: Kişisel bakım ürünleri örneği
Exploring the concept of product performance in the context of gender: The case of personal care products
OĞUZHAN GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2025
Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA PINAR ÖZEMİR