مدلسازی مولدهای بخار هسته ای vver بر اساس مدل شار رانشی

چکیده مولد بخار هسته ای یکی از مهم ترین اجزا نیروگاه های هسته ای محسوب می شود که علاوه بر اینکه به عنوان مرز بین سیال آلوده به مواد پرتوزا و سیال عبوری از توربین نقش مهمی در امنیت نیروگاه دارد به عنوان مبدل حرارتی برای انتقال حرارت از مدار اول به مدار ثانویه نیروگاه از آن استفاده می گردد. مولد بخار نیروگاه بوشهر از نوع pgv-1000بوده که انتقال حرارت در آن توسط لوله های افقی صورت می پذیرد. سیال خنک کننده رآکتور پس از عبور از میله های سوخت و جذب گرما، وارد دسته لوله های مولد بخار می گردد. سیستم آب تغذیه آب را به صورت پاششی بر روی لوله ها می ریزد و آب تغذیه با جذب گرمای لوله ها تبخیر می شود. بخار تولیدشده در مولد بخار به سمت بالا جریان می یابد و پس از عبور از صفحات جداکننده به توربین فرستاده می شود؛ در نتیجه در طرف ثانویه جریان دو فاز وجود دارد. انتقال حرارت در جریان های دو فازی در نیروگاه های هسته ای آب سبک یکی از مهم ترین قسمت های مهندسی هسته ای است و نیاز به یک مدل مطمئن و سریع با پایداری خوب برای تحلیل ترموهیدرولیکی مولدهای بخار هسته ای احساس می شود. در این پروژه مولد بخار هسته ای نیروگاه بوشهر با استفاده از مدل شار رانشی تحلیل ترموهیدرولیکی شده است. برای شبیه سازی مولد بخار از نرم افزار معتبر fluent بهره گیری شده است؛ به طوری که برای تعریف کردن معادلات شار رانشی و سرعت های لغزشی، نیاز به نوشتنudf با زبان برنامه نویسیc++ دارد که باید توسط نرم افزار fluent پردازش و خوانده شود. با توجه به اینکه اعتبار و برتری مدل شار رانشی نسبت به مدل های دو فازی دیگر در مسائل مختلف به اثبات رسیده است برای تحلیل ترموهیدرولیکی و محاسبه کسر حجمی بخار در مولد بخار هسته ای از این مدل جدید استفاده شده است. با بررسی نتایج مشاهده می شود کسر حجمی بخار در اطراف پایه داغ بیشتر از کسر حجمی بخار در اطراف پایه سرد است که علت آن وجود شار حرارتی ماکزیمم در پایه داغ مولد بخار است. همچنین با افزایش ارتفاع میزان کسر حجمی بخار افزایش می یابد که علت آن اختلاف چگالی بین فاز مایع و بخار و تأثیر نیروی جاذبه است. اختلاف چگالی بین دو فاز باعث بالا رفتن فاز بخار و پایین رفتن فاز مایع شده و این امر باعث سیرکولاسیون طبیعی در مولد بخار می گردد. یک صفحه جداکننده در بالای لوله ها طراحی شده و تأثیر صفحه جداکننده بر کیفیت بخار و یکنواخت کردن بخار در قسمت بالایی مولد بخار نشان داده شده است. با مقایسه کسر حجمی بخار در دو حالت مولد بخار بدون صفحه جداکننده و مولد بخار با صفحه جداکننده، نقش صفحه جداکننده به خوبی مشخص شده است. در بالای لوله ها و صفحه جداکننده کسر حجمی بخار کاهش پیدا کرده که به علت پاشش آب تغذیه و وارد شدن آب سرد و سنگین در این مکان از مولد بخار است. با مقایسه نتایج بدست آمده از پروژه حاضر با نتایج سایر کارهای تحقیقاتی که در زمینه مولد بخار افقی انجام گرفته است صحت روش استفاده شده اثبات گردیده است. همچنین با مقایسه نتایج حاضر با داده های آزمایشگاهی، اعتبار و دقت مدل شار رانشی به خوبی اثبات شده است. کلمات کلیدی: مولد بخار vver-1000، جریان دو فازی، مدل شار رانشی، کسر حجمی بخار، صفحه جداکننده