مقدمه

راکتور مینیاتوری چشمه نوترون اصفهان۱، راکتور تحقیقاتی کم توان با غنای بالای اورانیوم به عنوان سوخت ، آب سبک به عنوان کندکننده و خنککننده و محافظ و برلیم به عنوان بازتابنده است (شکل .(۱ در توان اسمی ۳۰ کیلو وات شار نوترونی در کانال تابش داخلی که در بازتابنده جانبی قرار دارد، حدود ۱۰۱۲ نوترون بر سانتیمتر مربع بر ثانیه است. راکتور توسط انستیتو انرژی اتمی چین ساخته شده است و کاربرد آن برای آنالیز به روش فعالسازی نوترونی، آموزش و تولید رادیوایزوتوپ است .[۱] راکتور به گونهای طراحی شده است که نسبت کنندکننده (هیدروژن) به سوخت ( اورانیوم) برابر با ۱۹۷ است. قلب راکتور زیرکندشونده۲ است و به علت ضریب راکتیویته منفی دمایی، این راکتور به طور ذاتی ایمن است. علاوه بر آن گردش طبیعی سیال درون آن به ایمنی آن میافزاید. از این رو تحقیقات بسیاری در مورد انتقال حرارت جابجایی طبیعی درون راکتور مینیاتوری صورت گرفته است .[۴-۲]

۱ MNSR 2 Under moderated

۷۴۰

عبدل بسیط۱ و همکاران [۳] معادلات ناویر استوکس را برای راکتور تحقیقاتی پاکستان ( PARR-2) را بهدست آوردهاند و جملات کم اهمیت را در معادلات حذف کردند. آنها نتایج شبیهسازی خود را با دادههای راکتور در توانهای مختلف مقایسه کردند. در این مطالعه همچنین نتایج دمای سطح غلاف و دمای مرکز سوخت در شار حرارتی مختلف نیز آورده شده است. عمر۲ و همکاران [۵] با کد ریلپ ۳ رفتار ترموهیدرولیکی راکتور مینیاتوری سوریه را شبیهسازی کردند. در این مطالعه اختلاف دمای سیال ورودی و خروجی از قلب محاسبه شده و نتایج شبیهسازی با دادههای راکتور و با نمودار حاصل از شبیهسازی با کد ATHLET مقایسه شده است. کد ترموهیدرولیکی ریلپ در مطالعات فراوانی در مورد راکتورهای تحقیقاتی استفاده شده است .[۸-۶]

در این مطالعه، گردش طبیعی سیال در راکتور مینیاتوری اصفهان با استفاده از نرمافزار فلوئنت۴ برای سیال با خواص متغیر با دما و ثابت با دما بررسی گردیده است. گمبیت۵ نرمافزاری برای رسم هندسه جریان و شبکهبندی آن در دو و سه بعد است. این نرمافزار هندسه جریان را برای ورود به نرمافزار فلوئنت آماده میکند. از فلوئنت برای گسستهسازی معادلات ناویر-استوکس حاکم بر سیال استفاده میشود و پس از حل معادلات به روشهای عددی، اطلاعات ترموهیدرولیکی برای کل قلب و محظه راکتور به دست میآید.

روش کار

رسم هندسه جریان و شبکهبندی آن با نرمافزار گمبیت

شکل ۱ هندسه جریان سیال درون مخزن و قلب راکتور مینیاتوری اصفهان را نشان میدهد. بهعلت تقارن تقریبی مخزن راکتور، یکچهارم از مخزن راکتور با نرمافزار گمبیت رسم شده است و شبکهبندی گردیده است. برای دقت بیشتر اریفیس ورودی و خروجی جریان، گریدپلیت۶،میلههای سوخت و ورودی و خروجی جریان با دقت رسم شده و از شبکههای ریزتری برای مش بندی قسمتهای کلیدی استفاده شده است.