Revista de ciencia de la energía nuclear y tecnología de generación de energía

Estudio del diseño de un nuevo núcleo para un reactor nuclear de investigación típico con el fin de mejorar la tasa de transferencia de calor

Said MA Ibrahim, Hesham F Elbakhshawangy, Mohammed GA Fawaz

Las superficies rugosas se han utilizado como una herramienta para mejorar la transferencia de calor al aumentar el nivel de mezcla de turbulencia en el flujo. Al simular numéricamente dichos flujos, el objetivo principal del presente trabajo es aumentar la producción de Mo-99 de un reactor de investigación nuclear MTR típico al mejorar las propiedades termohidráulicas en el núcleo del reactor. Se sabe que las costillas mejoran la transferencia de calor entre el fluido portador de energía y las superficies de transferencia de calor. Se ha realizado una investigación numérica sobre el flujo turbulento y el comportamiento de transferencia de calor en el canal rectangular con costillas rotas inclinadas para seis tipos de conjuntos de costillas. Además, también se investigan los efectos de la condición de contorno térmico de las costillas y los tratamientos cerca de la pared. Todos los cálculos se realizan utilizando el código CFD comercial (ansys workbench 15.0). Los cálculos, basados ​​en el método de volumen finito con el algoritmo SIMPLE, se han llevado a cabo con números de Reynolds que van desde 8000 a 160000. Se adoptó el modelo de turbulencia de transporte de esfuerzo cortante (SST) k – ω. Se llevaron a cabo estudios de la estructura de flujo bidimensional, incluida la estructura de vórtice y la mezcla turbulenta caracterizada por la energía cinética de la turbulencia. Los resultados numéricos muestran que el canal acanalado en línea mejoró la transferencia de calor en un 160-230% aproximadamente en comparación con un canal liso porque se generan vórtices longitudinales corrotativos en la sección transversal del canal. Además, se analizaron los efectos de los parámetros geométricos de las acanaladuras en la transferencia de calor, como la altura y el paso de las acanaladuras. En general, la matriz acanalada Stagg muestra el mejor factor de rendimiento termohidráulico . Los canales de flujo modificados duplican la producción de Mo-99.