بررسی دینامیکی فرآیند انتقال حرارت نیروگاه هسته ای بوشهر با استفاده از کد شبیه سازی ansys

آغاز کشف و گسترش انرژی هسته ای، به سال 1932 میلادی که نوترون توسط چادویک کشف شد بر می گردد. این کشف از چند نظر دارای اهمیت بود. اولا، تشریح ساختار اتم به شکل قابل قبول تری امکان پذیر شد و نشان داده شد که هر ویژه هسته می تواند چندین ایزوتوپ مختلف داشته باشد. ثانیا، نوترون ذره ی جدیدی بود که برای بمباران هسته ی اتم و ایجاد واکنش های مصنوعی در اختیار دانشمندان فیزیک هسته ای قرار گرفت. دانشمندانی چون فرمی و همکارانش در یافته بودند که نوترون به علت بی بار بودن (بر خلاف پروتون و ذره ی آلفا) آسان تر به درون سد پتانسیل هسته ی اتم نفوذ کرده و با آن بر هم کنش می کند. در این برهه، فرمی دو کشف بزرگ دیگر هم انجام داد. یکی این که دریافت نوترون های کم انرژی برای انجام واکنش های هسته ای، موثر تر از نوترون های پر انرژی هستند، و دیگر این که موثر ترین راه کند کردن نوترون های پر انرژی، پراکندگی متوالی آن ها از طریق عناصر سبک مثل هیدروژن در ترکیباتی چون آب و پارافین است. آزمایش های فرمی بر روی عنصر اورانیوم توسط دو شیمیدان به اسامی هان و اشتراسمن تکرار شد. این دو نفر در سال 1938 دریافتند که هسته ی عنصر سنگین اورانیوم در اثر بمباران با نوترون، به دو هسته با جرم تقریبی متوسط تقسیم می شود. دو فیزیکدان، به نام های مایتنر و فریش ، با شنیدن خبر این کشف و بر مبنای مدل قطره مایع ، توضیحی فیزیکی برای این فرآیند پیدا کردند. مایتنر با استفاده از فرمول تبدیل جرم به انرژی اینشتین نشان داد که این کاهش جرم به انرژی تبدیل شده است. فریش نیز این فرآیند را شکافت هسته ای نامید. جلوه های مهم دیگری از شکافت در ماه های بعد کشف شد. ژولیو کوری و همکاران او در فرانسه نشان دادند که در فرآیند شکافت، چند نوترون نیز گسیل می شود، و بعدا معلوم شد که این نوترون ها انرژی خیلی بالایی دارند. به این ترتیب، این امکان وجود داشت که فرآیند شکافت، که با یک نوترون آغاز می شد و دو یا سه نوترون تولید می کرد، در صورت بروز شکافت دیگری توسط این نوترون های جدید، ادامه پیدا کند. زنجیره ی واکنش خود نگهداری که به این ترتیب ایجاد می شد قادر بود مقدار فوق العاده زیادی انرژی تولید کند. در دسامبر 1942، اولین راکتور هسته ای کنترل شده، توسط فرمی در زیر زمین دانشگاه شیکاگو ساخته شد. این راکتور که از قرار دادن میله های سوخت در میان بلوک های گرافیت ساخته شده بود، راه را برای ساخت راکتور های هسته ای بعدی هموار ساخت. راکتور های هسته ای به دو نوع عمده ی راکتور های سریع (که نوترون سریع موجب واکنش شکافت می گردد و نیازی به کندکنندگی نوترون نیست) و راکتور های حرارتی دسته بندی شده است که خود راکتور های حرارتی به سه نوع عمده ی راکتور های آب سبک، راکتور های با کند کننده گرافیت (گازی) و راکتور های آب سنگین تقسیم بندی می شوند. راکتور های آبی تحت فشار (pwr) و راکتور های آب جوشان (bwr) از نوع راکتور های آب سبک هستند، که راکتور های آبی تحت فشار حدود 60% راکتور های هسته ای جهان را تشکیل می دهند. علی رغم اهمیت انرژی هسته ای برای استفاده های صلح آمیز، در سال 1945 دولت آمریکا از بمب هسته ای برای تغییر سرنوشت جنگ استفاده کرد. همین امر باعث شد احساس وحشت از انرژی هسته ای در افکار عمومی جهان به وجود آید. سال ها طول کشید تا با توسعه تکنولوژی هسته ای در زمینه های تولید انرژی، خدمات پزشکی، صنعت و کشاورزی، مردم و حتی دیگر دانشمندان به اهمیت نقش این انرژی در پیشرفت علم و صنعت واقف گردند. دستیابی به فناوری هسته ای در دنیای امروز یک ضرورت است و در کشور عزیزمان ایران نیز با توجه به روند رو به رشد توسعه اقتصادی و اجتماعی کشور، این ضرورت وجود دارد. مهم ترین نیاز مندی کشورمان در توسعه علوم و فنون هسته ای، تولید برق از این طریق می باشد. از این رو، سازمان انرژی اتمی ایران، از ابتدا برنامه ی انرژی هسته ای کشور را بر پایه ی استفاده از راکتور های آبی تحت فشار قرار داد. در طرح تکمیل نیروگاه هسته ای بوشهر نیز این نوع راکتور مورد بهره برداری قرار گرفته است. بنابراین، شناخت تکنولوژی راکتور های آبی تحت فشار از دو جهت، هم از نظر ملی و هم از نظر گستره ی استفاده از این نوع راکتور در جهان اهمیت دارد.