Kaynar Sulu Nükleer Reaktörlerde Eksenel Akı Modlarının Termalh Drol K Kararsızlıklarla Etk Lesmes

Abstract

Kaynar sulu reaktörlerdeki kaynama olayı kararlılık açısından bu sistemlerin zayıf noktasını oluşturur. Nötronik ile kuple olan termalhidrolik olaylar problemi daha karmaşık yapar. Genelde BWR karasızlıkları güç salınımlarının şekline göre global ve yerel (zıt-fazlı) olarak sınıflandırılırlar. Güncel reaktör kodları ile kararsızlık vakaları iyi bir şekilde simüle edilebilmektedir; ancak olayın fiziksel yorumunda analitik modeller daha yararlı olmaktadır. Reaktör kararlılık analizi için önerilen en eski modellerden biri paralel kanal kararsızlığıdır;bu isim uygulanan hidrolik sınır koşullarından kaynaklanır, ve global kararsızlık analizinde kullanılabilir. Bu çalışmada sözü edilen model, temel akı moduna birinci harmoniği de ilave ederek geliştirilmiş, böylece yeni bir kararsızlık modu önerilmiş ve analiz edilmiştir. Çalışma hem zaman ekseninde lineer olmayan denklemlerle, hem de frekans ekseninde lineerleştirilmiş denklemlerle yürütülmüştür. Termohidrolik için homojen termodinamik denge modeli denklemleri kullanılmıştır. Modal nokta kinetik denklemler kaynama sınırının hareketinden geri besleme almaktadırlar. Sonuçlar eksenel harmonik modun ilavesinin sistemin kararlılık haritasında kararlı olduğu bölgeyi daralttığını göstermiştir. Anahtar Kelimeler: BWR kararlılığı, zıt fazlı güç salınımları, modal kinetik denklemler, nötron akı harmonikleri. Bilim Dalı Sayısal Kodu: 622.01.01

Existence of nonuniform boiling phenomenon in boiling water reactors makes these systems susceptible to instabilities. Furthermore neutronics coupled with thermal-hydraulics may aggravate the problem. Customarily, BWR instabilities are classified as global and local(out-of-phase) according to the spatial dependency of the power fluctuations. Present numerical codes can simulate these instabilities rather well on event basis; but more general physical insight can be gained readily through analytical modeling. One of the earliest models applied to the problem is the parallel channel instability so called because of the applied hydraulic boundary conditions, which is used to account for global instability. In this work that model is extended by including the effect of the first axial harmonic of the fundamental flux mode, and hence a new type of instability is proposed and studied. Analysis is performed both with nonlinear equations in time domain and linearized equations in frequency domain. Thermal-hydraulics is represented with two-phase homogeneous equilibrium model equations. The motion of the boiling boundary explicitly feeds back to the modal point kinetics equations. The results clearly indicate that the inclusion of the axial flux harmonic narrows the region of stability on the appropriate parameter space Keywords: BWR stablity, out-of-phase power oscillations, modal kinetics equations, neutron flux harmonics. Science Code: 622.01.01