Исследователи разрабатывают передовую модель для повышения безопасности реакторов следующего поколения: модель может лучше предсказать физическое явление внутри очень высокотемпературных реакторов с галечным слоем

С тех пор реакторы экспоненциально улучшились с точки зрения безопасности, устойчивости и эффективности. В отличие от легководных реакторов на Фукусиме, в которых использовался жидкий теплоноситель и урановое топливо, нынешнее поколение реакторов имеет множество вариантов теплоносителя, включая смеси расплавленных солей, воду в сверхкритическом состоянии и даже газы, такие как гелий.
Доктор. Жан Рагуза и доктор.

Маурисио Эдуардо Тано Ретамалес из факультета ядерной инженерии Техасского университета A&M изучает новый реактор четвертого поколения, реакторы с галечным слоем. В реакторах с галечным слоем используются сферические топливные элементы (известные как гальки) и жидкий теплоноситель (обычно газ).
«В таком реакторе около 40 000 камушков топлива», – сказал Рагуза. "Думайте о реакторе как о действительно большом ведре с 40 000 теннисных мячей внутри."
Во время аварии, когда газ в активной зоне реактора начинает нагреваться, холодный воздух снизу начинает подниматься, этот процесс известен как охлаждение за счет естественной конвекции.

Кроме того, топливная галька состоит из пиролитического углерода и трехструктурно-изотропных частиц, что делает их устойчивыми к температурам до 3000 градусов по Фаренгейту. Как очень высокотемпературный реактор (VHTR), реакторы с галечным слоем могут охлаждаться за счет пассивной естественной циркуляции, что делает теоретически невозможным возникновение аварии, подобной Фукусиме.

Однако при нормальной работе галька охлаждается высокоскоростным потоком. Этот поток создает движение вокруг топливных камешков и между ними, подобно тому, как порыв ветра изменяет траекторию движения теннисного мяча.

Как вы учитываете трение между камешками и влияние этого трения в процессе охлаждения??
Это вопрос, на который Рагуза и Тано стремились ответить в своей последней публикации в журнале Nuclear Technology, озаглавленной «Исследование методом сопряженной вычислительной гидродинамики и дискретных элементов байпасных потоков в реакторе с галечным слоем»."
«Мы определили местонахождение этих« теннисных мячей »с помощью метода дискретных элементов, в котором мы учитываем движение и трение, вызванное потоком между всеми теннисными мячами», – сказал Тано. "Связанная модель затем проверяется на соответствие тепловым измерениям в эксперименте SANA."
Эксперимент SANA проводился в начале 1990-х и измерял, как механизмы в реакторе меняются местами при передаче тепла от центра цилиндра к внешней части. Этот эксперимент позволил Тано и Рагузе получить стандарт, по которому они могли бы проверять свои модели.

В результате их команды разработали комбинированную модель вычислительной гидродинамики и методов дискретных элементов для изучения течения над слоем гальки. Эта модель теперь может быть применена ко всем высокотемпературным реакторам с галечным слоем и является первой вычислительной моделью такого рода, которая делает это. Такие высокоточные инструменты, как этот, позволяют поставщикам разрабатывать более совершенные реакторы.

«Вычислительные модели, которые мы создаем, помогают нам более точно оценивать различные физические явления в реакторе», – сказал Тано. «В результате реакторы могут работать с более высоким запасом прочности, теоретически вырабатывая больше мощности, но при этом повышая безопасность реактора. То же самое мы делаем с нашими моделями реакторов на расплаве соли для Министерства энергетики."
Поскольку искусственный интеллект продолжает развиваться, его приложения для вычислительного моделирования и симуляции растут. «Мы живем в очень захватывающее время для этой области», – сказал Рагуза. "И мы призываем всех потенциальных студентов, которые заинтересованы в компьютерном моделировании, обратиться к нам, потому что мы надеемся, что эта область будет существовать еще долгое время."

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *