Численное моделирование теплового состояния камеры сухого хранения отработавшего ядерного топлива реакторов ВВЭР


Авторы

Казюлин А. Н.1, 2*, Солоненко В. А.2, Ящук А. А.2, Бутов В. Г.2

1. Горно-химический комбинат, ул. Ленина, 53, Железногорск, Красноярский край, 662972, Россия
2. Национальный исследовательский Томский государственный университет, пр. Ленина, 36, Томск, Томская обл., 634050, Россия

*e-mail: kandr@mail.ru

Аннотация

Список источников     С использованием численного моделирования исследован процесс сопряженного теплообмена в камере сухого хранения отработавшего ядерного топлива в условиях естественного движения охлаждающего воздуха. Задача рассмотрена в трехмерной постановке с учетом процессов свободной конвекции, теплопроводности и излучения. Математическая модель создана в программном комплексе ANSYS CFX. Параметры теплового состояния камеры сухого хранения, полученные расчетным путем с помощью численной модели камеры, хорошо согласуются с данными экспериментальных исследований в разные времена года. Разработанная модель может быть использована для оценки и прогнозирования теплового состояния сухого хранилища при хранении отработавшего ядерного топлива, в том числе с повышенным тепловыделением. 

Ключевые слова:

численное моделирование, теплообмен, естественная конвекция, отработавшее ядерное топливо, сухое хранение ОЯТ

Библиографический список

  1. Крайнов А.Ю., Миньков Л.Л., Сеелев И.Н. и др. Численное исследование течения и теплообмена воздуха в камере хранения сухого хранилища ОЯТ // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 47. C. 75–86. DOI: 10.17223/19988621/47/8
  2. Lee S.Y., Sindelar R.L., Losey D.C. Thermal modeling and performance analysis of interim dry storage and geologic disposal facilities for spent nuclear fuel. // Nuclear Technology. 2000. № 131:1. pp. 124-151. DOI: 10.131 82/NT00-A3108
  3. Herranz L.E., Penalva J., Feria F. CFD analysis of a cask for spent fuel dry storage: model fundamentals and sensitivity studies // Annals of Nuclear Energy. 2015. № 76. pp. 54–62. DOI: 10.1016/j.anucene.2014.09.032
  4. Tseng Y.S., JWang J.R., Tsai F.P. et al. Thermal design investigation of a new tube-type dry-storage system through CFD simulations // Annals of Nuclear Energy. 2011. № 38. pp. 1088–1097. DOI: 10.1016/j.anucene.2011.01.001
  5. Kim T., Kim K., Lee D. et al. Conceptual design, development, and preliminary safety evaluation of a PWR dry storage module for spent nuclear fuel // Applied Sciences. 2022. № 12. DOI: 10.3390/app12094587
  6. Li J., Liu Y.Y. Thermal modeling of a vertical dry storage cask for used nuclear fuel // Nuclear Engineering and Design. 2016. № 301. pp. 74–88. DOI: 10.1016/j.nucen gdes.2016.01.008
  7. Безюков О.К., Афанасьев П.М. Численное моделирование теплового состояния пенала с отработавшим ядерным топливом при хранении в сухом хранилище камерного типа // Современная наука и инновации. 2019. № 1. С. 44–55. DOI: 10.33236/2307-910X2019-25-1-44-55
  8. Chang H.Y., Chen R.H., Lai C.M. Numerical simulation of the thermal performance of a dry storage cask for spent nuclear fuel // Energies. 2018. № 11(1). pp. 149. DOI: 10.3390/en11010149
  9. Алехина С.В., Голощапов В.Н., Костиков А.О. и др. Тепловое состояние вентилируемого контейнера хранения отработавшего ядерного топлива в условиях натекания внешнего воздушного потока // Ядерная физика и энергетика. 2009. Т. 10. № 2. С. 171–177.
  10. Poskas R., Simonis V., Poskas P. et al. Thermal analysis of CASTOR RBMK-1500 casks during long-term storage of spent nuclear fuel // Annals of Nuclear Energy. 2017. № 99. pp. 40–46. DOI: 10.1016/j.anucene.2016. 09.031
  11. DeVoe R.R., Robb K.R., Skutnik S.E. Sensitivity analysis for best-estimate thermal models of vertical dry cask storage systems // Nuclear Engineering and Design. 2017. №. 320. pp. 282–297. DOI: 10.1016/j.nucengdes. 2017.06.005
  12. Калинкин В.И. Обоснование метода сухого хранения отработавшего ядерного топлива АЭС с реакторами РБМК-1000 и ВВЭР-1000: дис. ... канд. техн. наук. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2007. 172 с.
  13. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal. 1994. Vol. 32. № 8. pp. 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149
  14. Казюлин А.Н., Ящук А.А. Экспериментальное исследование пассивного теплоотвода из камеры сухого хранилища отработавшего ядерного топлива при различных параметрах внешней среды // Тепловые процессы в технике. 2024. Т. 16. № 3. С. 116–126.
  15. Казюлин А.Н., Ящук А.А. Влияние метеорологических параметров на отвод тепла из камер сухого хранилища отработавшего ядерного топлива // I Всероссийская научная конференция с международным участием «Енисейская теплофизика – 2023»: тезисы докладов (28–31 марта 2023 г., Красноярск) / ответственный за выпуск Д.В. Платонов. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2023. С. 273–275.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025