Numerical simulation of the thermal regime of an underground spent fuel storage facility (built-in structure variant)

Author:

Amosov Pavel Vasilyevich1

Affiliation:

1. Institute of North Industrial Ecology Problems KSC RAS

Abstract

The results of a numerical simulation of the thermal regime of an underground facility for long-term storage of spent nuclear fuel in a built-in reinforced concrete structure are presented. Two computer models were constructed in a three-dimensional formulation in the COMSOL programme. The first model is based on the incompressible fluid approximation, while the second model is based on the "incompressible ideal gas" approximation. The mathematical basis of models: the continuity equation, Navier - Stokes equations averaged by Reynolds, the standard (k - ε) turbulence model, and the general heat transfer equation. Consideration of mixed convection conditions is implemented in the "incompressible ideal gas" approximation, where the air density is a function of temperature only. The most thermally stressful arrangement of spent fuel placement is investigated: U-Zr - defective - U-Be. The air rate is varied in the range from 21 to 0.656 m3/s. Numerical experiments were performed for up to 5 years of fuel storage. The principal difference between the non-stationary structure of the velocity fields predicted in the "incompressible ideal gas" model and the "frozen" picture of the aerodynamic parameters in the incompressible fluid model is emphasized. It is shown that the requirements for exceeding the temperature limit values are met when the object operates under conservative ventilation conditions (rate 0.656 m3/s) with a minimum of costs for organizing ventilation. The dynamics of heat flows directed into the rock mass through the base and from the surface of the built-in structure of the U-Zr fuel compartment to the air environment are analyzed. The predominance of the heat flow from the surface of the structure and the different times when the curves of the heat flow dynamics reach their maximum values are noted. The heat flow to the array reaches its maximum significantly faster than to the air.

Publisher

FSEI HPE Murmansk State Technical University

Reference25 articles.

1. Алексеева Э. И., Гореликова Н. Н., Амосов П. В. Исследование тепловых режимов подземного объекта долговременного хранения ОЯТ на базе объемных компьютерных моделей // Проблемы Арктического региона : Труды 12-й междунар. науч. конф. студентов и аспирантов ; г. Мурманск, 15 мая 2012 г. Мурманск : ММБИ КНЦ РАН, 2013a. С. 80-85

2. Алексеева Э. И., Амосов П. В., Черников А. А. Влияние компоновки тепловыделяющих элементов на тепловой режим объекта хранения // Сб. трудов Кольского филиала ПетрГУ. Апатиты, 2013б. Вып. 6. С. 27-28

3. Амосов П. В. Прогноз теплового режима подземного объекта хранения тепловыделяющих материалов в условиях смешанной конвекции // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2020. № 3. С. 80-92. DOI: https://doi.org/ 10.26583/npe.2020.3.08

4. Амосов П. В., Козырев С. А., Назарчук О. В. Разработка компьютерной модели аэротермодинамики атмосферы карьера в ANSYS FLUENT // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2018. № 44(70). С. 121-125. DOI: https://doi.org/10.15217/issn1998984-9.2018.44.121

5. Амосов П. В., Новожилова Н. В. Двухмерное численное моделирование аэротермодинамики атмосферы карьера // Экологическая стратегия развития горнодобывающей отрасли - формирование нового мировоззрения в освоении природных ресурсов : сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф. с участием иностранных специалистов, 13-15 октября 2014 г. : в 2 т. / Рос. акад. наук, Горный ин-т Кольского науч. центра РАН. Апатиты ; СПб., 2014. Т. 1. С. 153-159

同舟云学术

1.学者识别学者识别

2.学术分析学术分析

3.人才评估人才评估

"同舟云学术"是以全球学者为主线,采集、加工和组织学术论文而形成的新型学术文献查询和分析系统,可以对全球学者进行文献检索和人才价值评估。用户可以通过关注某些学科领域的顶尖人物而持续追踪该领域的学科进展和研究前沿。经过近期的数据扩容,当前同舟云学术共收录了国内外主流学术期刊6万余种,收集的期刊论文及会议论文总量共计约1.5亿篇,并以每天添加12000余篇中外论文的速度递增。我们也可以为用户提供个性化、定制化的学者数据。欢迎来电咨询!咨询电话:010-8811{复制后删除}0370

www.globalauthorid.com

TOP

Copyright © 2019-2024 北京同舟云网络信息技术有限公司
京公网安备11010802033243号  京ICP备18003416号-3