Kuulakekoreaktorin polttoaine-elementtien virtausdatan analysointi
Rapeli, Henri (2021)
Kandidaatintyö
2021
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202103298736
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202103298736
Tiivistelmä
Kuulakekoreaktori on grafiittihidasteinen ja heliumjäähdytteinen ydinreaktorityyppi, jossa ydinpolttoaine on sijoitettu grafiittipäällysteisiin kuuliin pieninä rakeina. Kuulakekoreaktorin paineastia on sylinteri, jonka alaosa on kartiomainen. Polttoainekuulat virtaavat reaktorissa hitaasti alaosaa kohti, josta kuulat poistuvat reaktorista. Kuulien virtauksen ymmärtäminen eri osissa reaktoria on tärkeää muun muassa reaktoriturvallisuuden ja reaktorin tehojakauman ymmärtämisen takia.
Kandidaatintyön alussa olevassa kirjallisuusosiossa perehdytään kuulakekoreaktorin toimintaan, turvallisuusominaisuuksiin sekä kuulakekoreaktoreiden ja polttoainekuulien rakenteeseen. Tämän lisäksi tutustutaan polttoainekuulien virtauksesta tehtyihin aikaisempiin tutkimuksiin. Tässä työssä tehdyn analysoinnin tuloksia vertaillaan aikaisempien tutkimusten tuloksiin.
Kandidaatintyön päätavoitteena on kehittää Python-ohjelmointikieltä käyttäen menetelmä kuulakekoreaktorin polttoainekuulien virtausdatan analysointiin. Tutkittava virtausdata on saatu aiemmista simulaatioista, ja data sisältää muun muassa kuulien paikkakoordinaatit eri ajanhetkillä. Analysoinnin tarkoitus on muodostaa selkeä kuva kuulien virtauksesta reaktorissa, suurin mielenkiinnon kohde on muodostaa kuulien aksiaalisen nopeuden jakauma eri osissa reaktoria.
Virtausdatan analysoinnin tulokset vastaavat hyvin aikaisempien tutkimusten tuloksia. Kuulien aksiaalinen nopeus on suurimmillaan reaktorin keskilinjan läheisyydessä ja aksiaalinen nopeus on radiaalisia nopeuksia suurempi. Kuulien radiaalinen liike reaktorissa on verrattain pientä.
Kandidaatintyön alussa olevassa kirjallisuusosiossa perehdytään kuulakekoreaktorin toimintaan, turvallisuusominaisuuksiin sekä kuulakekoreaktoreiden ja polttoainekuulien rakenteeseen. Tämän lisäksi tutustutaan polttoainekuulien virtauksesta tehtyihin aikaisempiin tutkimuksiin. Tässä työssä tehdyn analysoinnin tuloksia vertaillaan aikaisempien tutkimusten tuloksiin.
Kandidaatintyön päätavoitteena on kehittää Python-ohjelmointikieltä käyttäen menetelmä kuulakekoreaktorin polttoainekuulien virtausdatan analysointiin. Tutkittava virtausdata on saatu aiemmista simulaatioista, ja data sisältää muun muassa kuulien paikkakoordinaatit eri ajanhetkillä. Analysoinnin tarkoitus on muodostaa selkeä kuva kuulien virtauksesta reaktorissa, suurin mielenkiinnon kohde on muodostaa kuulien aksiaalisen nopeuden jakauma eri osissa reaktoria.
Virtausdatan analysoinnin tulokset vastaavat hyvin aikaisempien tutkimusten tuloksia. Kuulien aksiaalinen nopeus on suurimmillaan reaktorin keskilinjan läheisyydessä ja aksiaalinen nopeus on radiaalisia nopeuksia suurempi. Kuulien radiaalinen liike reaktorissa on verrattain pientä.