%31تخفیف

امکان¬سنجی کاربرد نانوسیالات به عنوان جاذب نوترون در خنک‌کننده اضطراری قلب رآکتور

تعداد 113صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد در رشته

مهندسی هسته­ای ­- راکتور

امکان­سنجی کاربرد نانوسیالات به عنوان جاذب نوترون در خنک‌کننده اضطراری قلب رآکتور

چکیده

 

امکان­سنجی کاربرد نانوسیالات به عنوان جاذب نوترون

 در خنک‌کننده اضطراری قلب رآکتور

راندمان و ایمنی نیروگاه­های هسته‌ای در تعیین نقش و میزان استفاده از این نیروگاهها در آینده تعیین کننده می­باشد. نیروگاههای امروزی دارای راندمانی بین 30 تا 40 درصد می­باشند، که برای افزایش آن می­بایستی توانایی انتقال حرارتی خنک­کننده را افزایش داد تا بتوان انتقال این گرمای تولیدی از قلب را فراهم کرد. به همین جهت تاکنون عمده فعالیتهای کاربرد ذرات نانو در قلب رآکتورها بر روی افزایش ضریب انتقال حرارت متمرکز شده است. از طرفی در قلب رآکتور هسته‌ای، همراه مبحث انتقال حرارت، مبحث نوترونیک نیز اهمیت بسیار بالایی دارد. خنک­کنندگی در شرایط اضطراری قلب، خنک­کننده علاوه بر جنبه خنک­کنندگی قلب می­بایستی حاوی مواد جاذب نوترون نیز باشد که اغلب از اسید بوریک استفاده می­شود. در این مطالعه امکان استفاده از نانوسیالات به جای اسید بوریک در خنک‌کننده قلب رآکتور هسته‌ای، عمدتا از دیدگاه نوترونیک، وبه صورت اجمالی از نقطه نظرات خوردگی و اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته است، و سعی بر آن است تا یک نانوسیال مناسب برای استفاده در خنک‌کننده اضطراری رآکتور معرفی شود. در این پایان­نامه نانوسیالات اکسید مس، اکسید هافنیوم، اکسید آلومینیوم، اکسید گادلینیوم، اکسید کادمیوم، مس و اکسید تیتانیوم مورد مطالعه قرار گرفتند. در قسمت بررسی­های نوترونیک مشخص شد که اکسید هافنیوم از نقطه نظر نوترونیک نسبت به دیگر نانوسیالات مورد آزمایش جایگزینی مناسب برای بوریک اسید است. از نقطه نظرات اقتصادی نیز اکسید هافنیوم در حد متوسط ویژگی­های لازم را نسبت به دیگر نانوسیالات مورد مطالعه برخوردار می­باشد. برای انجام محاسبات نوترونیک از کد MCNPX و برای انجام محاسبات خوردگی از نرم­افزارهای LCC و CDMS استفاده شده است.

کلمات کلیدی: نانوسیال، رآکتور هسته­ای، ضریب تکثیر، نرم­افزار MCNPX، CDMS

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                     صفحه

فصل اول: مقدمه. 1

فصل دوم: پیشینه تحقیق

2-1- مقدمه. 5

2-2- کارهای انجام شده: 5

فصل سوم: تئوری

3-1- مقدمه. 13

3-2- کلیات.. 13

3-3- انتقال حرارت در نانو سیالات.. 15

3-2-1 مكانيسم‌هاي انتقال حرارت در نانو سيالات.. 17

3-3- بررسی نوترونیک… 24

3-3-1- جاذب‌های شیمیایی.. 26

3-4- بررسی خوردگی نانو سیالات.. 31

3-4-1- اهمیت خوردگی در صنعت… 33

3-5- بررسی اقتصادی.. 34

3-5-1- هزینه اولیه نانوسیال وتامین آن.. 35

3-5-2-هزینه های خوردگی وپمپاژناشی ازوجود نانوسیالات.. 36

عنوان                                                                                                                     صفحه

3-6- معرفی کدهای مورداستفاده. 37

3-6-1- کد هسته‌ای MCNPX.. 37

3-7- آشنایی با رآکتورهای هسته­ای.. 42

فصل چهارم: روش­کار و مدل­سازی

4-1-مقدمه. 49

4-2- مدل‌سازی برای مطالعه نوترونیک… 50

4-2-1-  معرفی کارت kcode: 51

4-3-روش مطالعه خوردگی.. 52

4-3-1- مقدمه. 52

4-3-2- شرایط مدل‌سازی.. 54

4-4-مطالعه اقتصادی.. 55

فصل پنجم: نتایج

5-1- مقدمه. 60

5-2- بررسی نوترونیک نانوسیالات.. 61

5-2-1- اسید بوریک: 61

5-2-2- خنک‌کننده حاوی نانو سیال مس در آب: 62

5-2-3-خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید تیتانیوم در آب: 63

5-2-4-خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید مس در آب: 64

5-2-5-خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید آلومینیوم در آب: 65

5-2-6- خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید هافنیوم در آب: 66

5-2-7- خنک‌کننده حاوی نانو سیال کادمیم در آب: 67

5-2-8- خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید گادولینیوم در آب: 68

عنوان                                                                                                                     صفحه

5-2-9- تأثیر نانوسیال HfO بر ضریب تکثیر در وضعیت داغ رآکتور. 69

5-2-10- بحرانی کردم تنها با نانوسیال.. 71

5-3- نتایج بررسی خوردگی.. 72

5-3-1- نتایج مربوط به نانوسیال آلومینا (Al2O3) 72

5-3-2- نتایج مربوط به نانوسیال مس (Cu) 76

5-3-3-نتایج مربوط به نانوسیال تیتانیم دی‌اکسید (TiO2) 79

4-3-4- نتایج مربوط به نانوسیال اکسید هافنیوم (HfO) 81

5-3-5- مقایسه خوردگی ناشی از نانوسیالات متفاوت در یک ضریب تکثیر مشابه: 83

5-4- نتایج بررسی اقتصادی نانوسیالات.. 85

فصل ششم: بحث در نتایج.. 89

6-1-مقدمه. 90

6-2- نتیجه‌گیری بررسی نوترونیک… 91

6-3- نتیجه‌گیری بررسی خوردگی.. 92

6-4- نتیجه‌گیری بررسی اقتصادی.. 93

6-4-1- هزینه اولیه. 93

6-4-2- هزینه خوردگی.. 94

6-5- نتیجه‌گیری نهایی.. 94

6-6- پیشنهادات.. 95

فهرست مراجع.. 96

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                     صفحه

جدول 3-1 : انواع تالیهای موجود در کد MCNPX.. 42

جدول 3-2: مشخصات فنی راکتور بوشهر. 45

جدول 4-1: هزینه اولیه نانوسیالات در مقایسه با بوریک اسید. 58

جدول 5-1: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال مس بروی ضریب تکثیر. 62

جدول 5-2: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید تیتانیوم
بروی ضریب تکثیر. 63

جدول 5-3: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید مس بروی
ضریب تکثیر. 64

جدول 5-4: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید آلومینیوم بروی ضریب تکثیر  65

جدول 5-5: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید هافنیوم
بروی ضریب تکثیر. 66

جدول 5-6: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال کادمیوم بروی ضریب تکثیر. 67

جدول 5-7: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید گادولینیوم  بروی ضریب تکثیر  68

جدول 5-8: مقدار خوردگی نسبت به سرعت سیال برای نانوسیال آلومینا 72

جدول 5-9: مقدار خوردگی نسبت به سرعت سیال برای نانوسیال مس…. 76

جدول 5-10: مقدار خوردگی نسبت به سرعت سیال برای نانوسیال تیتانیوم دی‌اکسید. 79

عنوان                                                                                                                     صفحه

جدول 5-11: مقدار خوردگی نسبت به سرعت سیال برای نانوسیال اکسید هافنیوم در زمان‌های مختلف    81

جدول 5-12: مقدار موردنیاز از هر نانوسیال برای داشتن ضریب تکثیر 0.9.. 83

جدول 5-13: قیمت یک تن از نانوسیالات در مقایسه با بوریک اسید. 86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                     صفحه

شکل 1-1: فلوچارت مراحل انجام پایان‌نامه. 3

شکل 3-1: مقیاسی از ذرات نانوسیال.. 16

شکل3-2: پارامترهای مختلف بروی مختصات کروی نانوسیال.. 18

شکل 3-3: تغییرات ضریب انتقال گرمای نسبی با درصد حجمی نانوسیال.. 20

شکل3-4: تأثیر ارزش راکتیویته و عمق میله‌های کنترل بر روی دانسیته توان محوری.. 28

شکل 3-5: ارزش راکتیویته محاسبه شده بورون محلول برای سه نوع رآکتور pwr 30

شکل3-6: نمايي از قلب راکتور بوشهر. 44

شکل4-1: نمایی از محیط نرم‌افزار CDMS. 52

شکل 4-2: نمایش نتایج خروجی توسط FREECORP. 53

شکل4-3: نمودار سرعت سیال نسبت به دور گردش پمپ در دقیقه. 54

شکل4-4: تغییر غلظت بوریک اسید در ورودی و خروجی رآکتور نسبت به زمان.. 56

شکل 4-5: تغییرات غلظت نانوسیالات معادل بوریک اسید در طول زمان.. 57

شکل 4-6: تغییرات توان پمپاژ با درصد حجمی نانوسیال.. 57

شکل 4-7: تغییرات افت فشار با درصد حجمی نانوسیال.. 58

شکل5-1: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال مس…. 62

شکل 5-2: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال مس…. 63

شکل 5-3: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال مس…. 64

شکل 5-4: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال آلومینیوم. 65

عنوان                                                                                                                     صفحه

شکل 5-5: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال هافنیوم. 66

شکل 5-6: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال کادمیوم. 67

شکل 5-7: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال گادلینیوم. 68

شکل5-8: تغییرات ضریب تکثیر با درصد اکسید هافنیوم از حالت بحرانی.. 69

شکل5-9: تغییرات ضریب تکثیر با درصد اکسید هافنیوم از حالت بحرانی.. 70

شکل5-10: تغییرات ضریب تکثیر با درصد وزنی اکسید هافنیوم از حالت بحرانی.. 71

شکل5-11: میزان از دست رفتن جرم لوله در اثر حرکت سیال حاوی نانوسیال آلومینا 73

شکل5-12: تأثیر غلظت‌های متفاوت آلومینا بروی اصطکاک دیواره لوله. 74

شکل 5-13: تأثیر غلظت‌های متفاوت آلومینا بروی فرسایش دیواره لوله. 75

شکل 5-14: میزان از دست رفتن جرم لوله در اثر حرکت سیال حاوی نانوسیال مس…. 76

شکل5-15: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانوسیال مس بروی اصطکاک دیواره لوله. 77

شکل 5-16: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانو سیال مس بروی فرسایش دیواره لوله. 78

شکل 5-17: : میزان از دست رفتن جرم لوله در اثر حرکت سیال حاوی نانوسیال تیتانیوم دی‌اکسید  79

شکل 5-18 : تأثیر غلظت‌های متفاوت نانوسیال تیتانیوم دی‌اکسید  بروی اصطکاک
دیواره لوله. 80

شکل 5-19: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانوسیال تیتانیوم دی‌اکسید بروی فرسایش
دیواره لوله. 80

شکل 5-20: میزان از دست رفتن جرم لوله در اثر حرکت سیال حاوی نانوسیال
اکسید هافنیوم. 81

شکل 5-21: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانوسیال اکسید هافنیوم بر روی اصطکاک
دیواره لوله. 82

شکل 5-22: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانو سیال اکسید هافنیوم بر روی فرسایش
دیواره لوله. 83

عنوان                                                                                                                     صفحه

شکل 5-23: میزان فاکتور اصطکاک ناشی از نانوسیالات مختلف با مقادیر آمده
در جدول 5-7.. 84

شکل 5-24: تغییرات غلظت بوریک اسید در مقایسه با اکسید هافنیوم نسبت به زمان.. 85

شکل 5-25: هزینه اولیه نانوسیال اکسید هافنیوم. 86

شکل 5-26: هزینه کلی خوردگی برای یک متر لوله در نیروگاه هسته‌ای.. 87

شکل 5-27: تغییر در توان پمپاژ در اثر وجود نانوسیال با درصدهای حجمی مختلف… 87

شکل 5-28: تغییر در افت فشار در اثر وجود نانوسیال با درصدهای حجمی مختلف… 88

شکل 6-1: تغییرات ضریب تکثیر نسبت به درصدهای حجمی مختلف نانوسیال.. 91

شکل 6-2: تغییرات نرخ خوردگی برای نانوسیالات مختلف در طول زمان.. 92

شکل 6-3: هزینه اولیه نانوسیالات مورد بررسی.. 93

شکل 6-4: هزینه خوردگی ناشی از وجود نانوسیالات مختلف در آب.. 94

 

 

 

 

 

فهرست اختصارات

MCNPX

Monte Carlo N-Particle eXtended

Nu

Nusselt Number

Re

Reynolds Number

Pr

Prandel Number

FSAR

Final Safety Analysis Report

NPSH

Net Positive Suction Head

BNPP

Bushehr Nuclear Power Plant

K

Conductivity Constant

Heat Flux

LCC

Life Cycle Costing

CDMS

Corrosion Data Manager Software

 

 

 

 

 

 

1 دیدگاه برای امکان¬سنجی کاربرد نانوسیالات به عنوان جاذب نوترون در خنک‌کننده اضطراری قلب رآکتور

  1. Marilynn

    Online-Verkauf von Medikamenten cristers
    Caraquet Comprar medicamentos en venta libre en Portugal ratiopharm Boscotrecase
    genéricos

دیدگاه خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo