原子力科学・発電技術ジャーナル

熱伝達率を高めるための典型的な研究用原子炉の新しい炉心設計の研究

サイード MA イブラヒム、ヘシャム F エルバクシャワンギ、モハメド GA ファワズ

粗い表面は、流れの乱流混合レベルを高めることによって熱伝達を高めるためのツールとして使用されてきました。このような流れを数値的にシミュレートします。本研究の主な目的は、原子炉コアの熱水力特性を改善することにより、典型的な MTR 原子炉からの Mo-99 の生産を増やすことです。リブは、エネルギーを運ぶ流体と熱伝達表面との間の熱伝達を高めることが知られています。6 種類のリブ配列について、傾斜した破断リブを備えた長方形チャネル内の乱流と熱伝達挙動に関する数値調査が行われました。さらに、リブの熱境界条件と壁近傍の処理の影響も調査されました。すべての計算は、市販のCFDコード (ansys workbench 15.0) を使用して行われました。SIMPLE アルゴリズムによる有限体積法に基づく計算は、レイノルズ数 8000 ～ 160000 で実行されました。せん断応力輸送 (SST) k – ω 乱流モデルが採用されました。渦構造と乱流運動エネルギーによって特徴付けられる乱流混合を含む2次元流れ構造の研究が行われました。数値結果によると、インラインリブチャネルは、チャネルの断面に共回転縦渦が生成されるため、滑らかなチャネルと比較して熱伝達が約160〜230％向上しました。さらに、リブの高さ、リブのピッチなど、リブの幾何学的パラメータが熱伝達に与える影響が分析されました。全体的に、Staggリブアレイは最高の熱水力性能係数を示しています。修正されたフローチャネルにより、Mo-99の生産量が2倍になります。