Journal de la science de l'énergie nucléaire et de la technologie de production d'électricité

Étude d'une nouvelle conception du cœur d'un réacteur nucléaire de recherche classique pour améliorer le taux de transfert de chaleur

Saïd MA Ibrahim, Hesham F Elbakhshawangy, Mohammed GA Fawaz

Les surfaces rugueuses ont été utilisées comme outil pour améliorer le transfert de chaleur en augmentant le niveau de mélange turbulent dans l'écoulement. Dans la simulation numérique de tels écoulements. L'objectif principal du présent travail est d'augmenter la production de Mo-99 à partir d'un réacteur nucléaire de recherche MTR typique en améliorant les propriétés thermohydrauliques dans le cœur du réacteur. Les nervures sont connues pour améliorer le transfert de chaleur entre le fluide porteur d'énergie et les surfaces de transfert de chaleur. Une étude numérique sur le comportement de l'écoulement turbulent et du transfert de chaleur dans le canal rectangulaire avec des nervures brisées inclinées pour six types de réseaux de nervures a été menée. De plus, les effets de la condition limite thermique des nervures et des traitements près de la paroi sont également étudiés. Tous les calculs sont effectués à l'aide du code CFD commercial (ansys workbench 15.0). Les calculs, basés sur la méthode des volumes finis avec l'algorithme SIMPLE, ont été effectués avec des nombres de Reynolds allant de 8000 à 160000. Le modèle de turbulence k – ω de transport de contrainte de cisaillement (SST) a été adopté. Des études de la structure d'écoulement bidimensionnelle, y compris la structure tourbillonnaire et le mélange turbulent caractérisé par l'énergie cinétique de la turbulence, ont été réalisées. Les résultats numériques montrent que le canal nervuré en ligne améliore le transfert de chaleur d'environ 160 à 230 % par rapport à celui d'un canal lisse, car des tourbillons longitudinaux corotatifs sont générés sur la section transversale du canal. De plus, les effets des paramètres géométriques des nervures sur le transfert de chaleur, tels que la hauteur et le pas des nervures, ont été analysés. Dans l'ensemble, le réseau de nervures Stagg présente le meilleur facteur de performance thermohydraulique . Les canaux d'écoulement modifiés doublent la production de Mo-99.