Využití efektivního součinitele tepelné vodivosti vyhořelého palivového souboru pro výpočet teplotního pole v obalovém souboru

Abstract

Diplomová práca sa zaoberá zjednodušením výpočtov teplotných polí vo vyhorených palivových súboroch a obalových súboroch počas suchého skladovania. K výpočtom bol použitý CFD výpočtový kód ANSYS Fluent. V práci je uvažované zdieľanie tepla aj pomocou tepelnej radiácie a jej modelovanie môže viesť k nepresným výsledkom. Z toho dôvodu je potrebné realizovať overenie nastavenia použitého modelu Discrete ordinates. Z výpočtov teplotných polí v palivových súboroch typu VVER 440 a VVER 1000 boli stanovené ich efektívne súčinitele tepelnej vodivosti. Pomocou týchto súčiniteľov je možné nahradiť palivové súbory homogénnym pevným materiálom, v ktorom sa rovnomerne generuje teplo a odvod tepla je len pomocou kondukcie. Homogénne palivové súbory boli použité pri výpočtoch teplotných polí v hypotetickom obalovom súbore a bola sledovaná maximálna teplota palivového pokrytia. Ďalej bolo overené, či je možné takto nahradiť aj celý nosný kôš obalového súboru spolu s palivovými súbormi a za akých podmienok.

The master thesis focuses on the simplification of temperature field calculations in spent nuclear fuel assemblies and storage casks during dry storage. The CFD calculation code ANSYS Fluent was used for the calculations. In this thesis, heat transfer by thermal radiation is also considered and its modelling can lead to inaccurate results. For this reason, it is necessary to verify the settings of the Discrete ordinates model, that is used. From the calculations of temperature fields of VVER 440 and VVER 1000 type fuel assemblies, their effective thermal conductivities were determined. With the help of these coefficients, it is possible to replace fuel assemblies with a homogeneous solid material, in which heat is uniformly generated and transferred only by conduction. Homogeneous fuel assemblies were used to calculate the temperature fields in the hypothetical storage cask and the peak cladding temperature was calculated. It was verified whether it is possible to replace the entire fuel basket together with the fuel assemblies with homogenous material and under what conditions.