CFD simulation of natural convection in open pool reactor cooling system

Abstract

Abstract

One of the most prevailing issues in the operation of Nuclear Reactor is the safety of the system. Worldwide publicity on a few nuclear accidents as well as the notorious Hiroshima and Nagasaki bombing have always brought about public fear on anything related to nuclear. Most findings on the nuclear reactor accidents are closely related to the reactor cooling system. Thus, the understanding of the behavior of reactor cooling system is very important to ensure the development and improvement on safety can be continuously done. This study attempted to simulate the natural convection cooling inside an open pool research reactor. The study on natural convection with similar configuration using CFD is rarely conducted, therefore, this investigation will help further in understanding the phenomenon. The results reveal the flow regimes, temperature profile and the formation of the natural convection. The model with pure conduction has also been simulated and compared with the natural convection model. The result shows that natural convection could increase heat transfer process in the reactor pool.

Abstrak

Salah satu isu yang paling lazim dalam operasi Reaktor Nuklear ialah keselamatan sistem. Publisiti di seluruh dunia mengenai beberapa kemalangan nuklear serta pengeboman Hiroshima dan Nagasaki yang terkenal selalu membawa ketakutan orang ramai terhadap apa-apa yang berkaitan dengan nuklear. Kebanyakan penemuan mengenai kemalangan reaktor nuklear berkait rapat dengan sistem penyejuk reaktor. Oleh itu, pemahaman tentang sistem penyejukan reaktor sangat penting untuk memastikan pembangunan dan peningkatan keselamatan dapat dilakukan secara berterusan. Kajian ini cuba mensimulasikan penyejukan perolakan semulajadi di dalam reaktor penyelidikan kolam terbuka. Kajian mengenai konveksi semulajadi dengan konfigurasi yang sama menggunakan CFD jarang dilakukan, oleh itu, siasatan ini akan membantu lebih jauh dalam memahami fenomena tersebut. Hasilnya mendedahkan aliran aliran, profil suhu dan pembentukan konveksi semulajadi. Model dengan konduksi tulen juga telah disimulasikan dan dibandingkan dengan model perolakan semula jadi. Hasilnya menunjukkan bahawa konveksi semulajadi boleh meningkatkan proses pemindahan haba di kolam reaktor.