Multiscale thermal hydraulic analysis of fuel assembly and system of SFR

Als einer der innovativen nuklearen Reaktoren der vierten Generation, hat der schnellenatriumgekühlte Reaktor (sodium cooled fast reactor SFR) einzigartige Eigenschaften inBezug auf Wärmeübertragung und Konversionsrate. Aufgrund des großen Verhältnisses von Brennstoff zu Kühlmittel, werden die Brennstäbein der Regel in einer dreieckigen Anordnung untergebracht. Schraubenförmige Drahtab-standshalter kommen bei dieser Art von Reaktor zum Einsatz. Ein anderes wichtigesDesignmerkmal dieses Reaktortypes ist die sogenannte Pool-Bauweise. Der bekanntesteDemonstrationsreaktor dieser Art ist der Phenix Reaktor, der im Jahr 2009 abgeschaltetwurde. Die Weiterentwicklung des Phenix Reaktors ist ASTRID [Le Coz et al. (2011)]. Im Vergleich zu den vielen Erfahrungen aus dem kommerziellen Einsatz von wassergekühltenReaktoren, resultieren die speziellen Eigenschaften des SFR immernoch in großen Heraus-forderungen bezüglich der Brennelemente und des Systems. Einige dieser Herausforderun-gen sind hier aufgelistet. 1. Thermohydraulische Phänomene der Brennelementea) Durch die Abstandshalter verursachte Drall-Strömungb) Der lokale Wärmeübergang in den dreieckig angeordneten Brennstäben mitihren Abstandshalternc) Unterkanal Analyse der Brennelemente unter Berücksichtigung der oben genan-nten Punkte 2. Thermohydraulische Phänomene des Reaktorsystemsa) Die lokalen dreidimensionalen Phänomene im Inneren des Pool, welche mit demgesamten Systemverhalten eng verbunden sind Die thermohydraulischen Eigenschaften eines SFR-Brennelements sind hauptsächlich durchdie schraubenförmigen Abstandshalter, sowie der Anordnung der Brennstäbe bestimmt.Einer der Haupteffekte der Drahtabstandshalter ist das Verstärken des Queraustauschs vonKühlmittel in der dreieckigen Anordnung. Um die Eigenschaften der Kühlmittelströmungzwischen den Brennelementen zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit Methoden der nu-merischen Strömungsmechanik (computational fluid dynamics, CFD) angewandt. Hierzuwurde die Strömung und die Wärmeübertragung in einem ...