$ThO_2-UO_2$ yakıt karışımını içeren candu yakıt çubuklarındaki sıcaklık dağılımının sayısal çözümlenmesi

Bu çalışmada; CANDU yakıt çubuklarındaki sıcaklık dağılımları sonlu farklar metodu kullanılarak incelenmiştir. Temel ısı iletim denklemleri, tanımlanan sınır şartlarıyla birlikte sayısal olarak çözülmüştür. Hesaplamalar sonlu farklar metoduna dayalı HEATING 7.2 bilgisayar kod sistemi kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen simülasyon sonuçlarına göre, yakıt çubuklarında % 100 $UO_2$ kullanılması sonucu Model 1 durumunda yakıtın merkezinde eksenel çizgideki maksimum sıcaklık 1764 °C olarak elde edilirken, $UO_2-ThO_2$ yakıt karışımında Model 2, Model 3 ve Model 4 için $ThO_2$ yakıt oranının artmasıyla yakıt çubuklarının merkezindeki eksenel çizgideki sıcaklık değerlerinin azaldığı görülmüş, sırasıyla 1213 °C, 944 °C ve 840 °C olarak elde edilmiştir. Ayrıca; yakıt çubuklarında oluşan sıcaklık dağılımının, yakıt ve zarf malzemesinin ergime sıcaklıklarından daha düşük olduğu tespit edilmiştir.

Numerical analysis of temperature distribution in candu fuel rods consisting of $ThO_2-UO_2$ mixed fuel

In this paper, the temperature distributions in the CANDU fuel rods were investigated using finite difference method. The basic heat conduction equations were numerically solved with defining boundary conditions. The calculations were performed by computer system code of HEATING 7.2 depending on the finite difference method. According to the getting simulation results, in fuel rods, 100 % $UO_2$ using in the case, while the maximum temperature at the axis in the center of the fuel rod gets at 1764 °C for Model 1.On the other hand, in the $UO_2-ThO_2$ fuel mixture for Model 2, Model 3 and Model 4, while increasing $ThO_2$ fuel ratio reducing temperature values were appeared. These values were 1213 °C, 944 °C and 840 °C, respectively. In addition, forming temperature distribution in fuel rods was determined lower than melting temperature point of fuel and clad material.

___

  • 1.Şahin, S., Şahin, H.M., Alkan, M., Yıldız, K., "An Assessment of Thorium and Spent LWR-Fuel Utilization Potential in CANDU Reactors" Energy Conversion and Management, 45,1067-1085,2004.
  • 2.Şahin, S., Yıldız K., Acır A., "Power Flattening In The Fuel Bundle of a CANDU Reactor", Nuclear Engineering and Design, 2004.
  • 3.Alkan, M., Reutilization of Nuclear Fuel Wastes, PhD Thesis in Turkish, Gazi University, Institute of Science and Technology, Ankara, Turkey, 2003.
  • 4.Altınok, T., Neutronic Analysis of CANDU Reactors Operating with Rejuvenated Spent Fuel in Catalysed Fusion Reactors, PhD Thesis in Turkish, Gazi University, Institute of Science and Technology, Ankara, Turkey, 1993.
  • 5.Boczar, P. G., Chan, P. S. W., Dyck, G. R., Ellis, R. J., Jones, R. T., Sullivan, J. D., Taylor, P., Thorium Fuel-Cycle Studies for CANDU Reactors, Thorium Fuel Utilization: Options and Trends. Proceedings of three IEAE meetings held in Vienna in 1997, 1998 and 1999, IEAE-TECDOC-1319, 25-41, 2002.
  • 6.Boczar, P. G., Dyck, G. R., Chan, P. S. W., Buss,D. B., "Recent Advances in Thorium Fuel Cycles for CANDU Reactors, Thorium Fuel Utilization: Options and Trends", Proceedings of three IEAE meetings held in Vienna in 1997, 1998 and 1999, IEAE-TECDOC-1319, 104-120,2002.
  • 7.Galperin, A., Todosow, M., "Assessment of Homogeneous Thorium/Uranium Fuel for Pressurized Water Reactors", Nuclear Technology, 138, 111-121, 2002.
  • 8.Hatcher, S. R., "Thorium Cycle in Heavy Water Moderated Pressure Tube (CANDU) Reactors", Atomic Energy of Canada Ltd., Report AECL- 5398,1976.
  • 9.IAEA. "Status and Prospects of Thermal Breeders and their Effect on Fuel Utilization", Technical Report Series No.195, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1979.
  • 10.Loewen, E;. P., Wilson, R. D., Hohorst, J.K., Kumar, A.S., Preliminary Frapcon-3th Steady-State Fuel Analysis of ThO2 and UO2 Fuel Mixtures", Nuclear Technology, 136,261-277,2001.
  • 11.Choi, H.B., Rhee B.W., Park, H.S., "Physics study on direct use of spent pressurized water reactor fuel in CANDU (DUPIC), Nuc. Sci. Eng. 126:80,2000.
  • 12.Acır, A., "Investigation on Utilization of ThC and LWR Spent Fuel Mixture in CANDU Reactors", J. of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi Univ., 2005.
  • 13.Tayal, M., Yu, S.D., Manu, C, Aboud, R., Bowslaugh, D., Flatt, L., "Modeling Transient Two-Dimensional Non-linear Temperatures in Nuclear Fuel Using the FEAT Code", Proceedings of the Fifth International Conference on CANDU Fuel, Toronto, Ont., Canada, pp. 352-363, 1997.
  • 14.Yu, S. D. and Xu, S., "Modelling of Three-dimensional Steady State Non-linear Heat Transfer In CANDU Nuclear Fuel" Nuclear Engineering and Design, V.216,165-181,2002.
  • 15.Chun, M.H., Ryu, Y.H., "An experimental and theoretical Thermal Analysis of a Simulated CANDU 37-Element Spent Fuel Bundle with Air Backfill, Annals of Nuclear Energy,25, 1253-1262, 1998.
  • 16.Baysal, E., Investigation of Steady State Three Dimensional Heat Transfer in Candu Fuel Rod Containing Natural Uranium and Thorium Fuel Through Finite Difference Method, M. Sc. Thesis in Turkish, Gazi University, Institute of Science and Technology, Ankara, Turkey, 2003.
  • 17.Yapıcı H., Temperature distribution in mixed ThO2-UO2 fuel rods located in blanket of an inertial fusion energy breeder, Annals Of Nuclear Energy, 29,2187-2209,2002.
  • 18.Yapıcı, H., Ipek, O., Ozceyhan, V., Temperature distribution in nuclear rod and variation of the neutronic performance parameters in (D-T) driven hybrid reactor system, Annals of Nuclear Energy, 28, 1825-1850,2001
  • 19.Yapıcı, H., Ipek, O., Ubeyli, M., "Investigation of the Performance Parameters and Temperature Distribution in Fuel Rod Dependent on Operation Periods and First Wall Loads in Fusion-fission Reactor System Fueled with ThO2", Energy Conversion and Management, 44: 573-595, 2003.
  • 20.Incropera, F., P., Dewitt, D., P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Purdue University, School of Mechanical Engineering, John Wiley & Sons, 1996.
  • 21.Özışık, M. N., Finite Difference Methods in Heat Transfer, Mechanical and Aerospace Engineering Department, North Carolina State University, 1994.
  • 22.Childs K. W., "Heating 7.2 User's Manual" NUREG/CR-0200, Revision 6, Volume 2, Section F10, ORNL/NUREG/CSD-2/V2/R6, Oak Ridge National Laboratory, 2000.
  • 23.Petrie L. M., "SCALE System Driver", NUREG/CR-0200, Revision 6, 3, Section Ml, ORNL/NUREG/CSD-2/R6, Oak Ridge National Laboratory, 2000.
  • 24. Greene N. M., Petrie, L. M., "XSDRNPM, A One-Dimensional Discrete-Ordinates Code for Transport Analysis", NUREG/CR-0200, Revision 6, 2, Section F3, ORNL/NUREG/CSD-2/V2/R6, Oak Ridge National Laboratory, 2000.
  • 25.http://www.webelements.com/ The University of Sheffield and WebElements Ltd, UK, 2004.
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-1884
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: Oğuzhan YILMAZ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Beypazarı geleneksel evlerinde uygulanan "Tatlı Sıva" üzerine bir inceleme

Gediz URAK, Gülser ÇELEBİ

KEYFİ FİBER TAKVİYELİ VİSKOELASTİK PİEZOELEKTRİK BİR CİSMİN ELEKTRO-TERMOMEKANİK DAVRANIŞI İÇİN MATEMATİKSEL BİR MODEL

Ali ERDEM, Mustafa USAL, Melek USAL

BİLYALI DÖVME PARAMETRELERİNİN Ç1020 ÇELİĞİNİN YORULMA DAYANIMINA ETKİSİ VE OLUŞAN KALICI GERİLMENİN KATMAN KALDIRMA YÖNTEMİ İLE ARAŞTIRILMASI

Emrah DÜLEK, Şenay ORMAN, Çetin KARATAŞ, Süleyman SARITAŞ

2 BOYUTLU ÇİZİMLERDEN 3 BOYUTLU KATI MODELLERİN OTOMATİK ELDE EDİLMESİ

Adem ÇİÇEK, Mahmut GÜLESİN

KIRŞEHİR YÖRESİ KIRMATAŞ AGREGALARININ MÜHENDİSLİK ÖZELİKLERİ

Metin ARSLAN, İlhami DEMİR

SİLİS DUMANI KATKILI YAPI ALÇILARINDA EĞİLMEDE ÇEKME DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI

Servet YILDIZ, Muahmmed YALINBAŞ, Oğuzhan KELEŞTEMUR

Isı yükü ve merkezkaç kuvvet etkisi altındaki değişken kalınlıklı uzantılı yüzeylerde deformasyon analizi

Mehmet E. KARTAL, Ahmet N. ERASLAN

İDEAL OLMAYAN ŞEBEKE GERİLİMİ VE DENGESİZ YÜK ŞARTLARINDA 3-FAZLI 4-TELLİ PARALEL AKTİF GÜÇ FİLTRESİ DENETİMİ

Mehmet UÇAR, Engin ÖZDEMİR

Bilyalı dövme parametrelerinin Ç1020 çeliğinin yorulma dayanımına etkisi ve oluşan kalıcı gerilmenin katman ve kaldırma yöntemi ile araştırılması

Emrah DÜLEK, Süleyman SARITAŞ, Şenay ORMAN, Çetin KARATAŞ

İKİ-TON KÜÇÜK İŞARET GİRİŞLİ LAZER DİYODUN DİSTORSİYON SİSTEM TEORİSİ

Fatih V. ÇELEBİ, Remzi YILDIRIM