Mô hình dẫn nhiệt trong thanh nhiên liệu

- Mode 11: ngưng tụ khi tỷ lệ pha hơi bằng

1. Mô hình dẫn nhiệt trong thanh nhiên liệu

Trong COBRA-EN có 3 mô hình đốt nóng thanh nhiên liệu: CRTN sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt với điều kiện dừng; TWGL chỉ dử dụng cho mục đích thí nghiệm và mô hình COBRA-3C (được trình bày trong phần này)

Như biểu diễn trong hình 1, viên nhiên liệu được chia thành các khoảng theo hướng kính, tọa độ hướng kính là ri và nhiệt độ TI được tính tại vị trí ri

Hình 5.

TN là nhiệt độ trên lớp vỏ bọc nhiên liệu, TN-1 và TN-2 là nhiệt độ tại bề mặt bên trong và bên ngoài của lớp vỏ bọc (hoặc nhiên liệu). Nói cách khác, phương trình cân bằng nhiệt được giải là:

Trong đó,

 là khối lượng riêng của lớp vỏ hoặc nhiên liệu (kg/m3) CP là nhiệt dung riêng của lớp vỏ hoặc nhiên liệu (J/KgK) V là thể tích của khoảng i

T là nhiệt độ tại điểm tính toán

Qi-1,i = -kT/rr=ri-1 : nhiệt lượng từ vị trí i-1 tới i k là hệ số dẫn nhiệt (W/mK)

Qi’’’ là nguồn nhiệt thể tích (W/m3), chính là công suất phân hạch Phân bố công suất trong viên nhiên liệu:

Trong đó,

VF là thể tích nhiên liệu trên một đơn vị chiều dài RF là đường kính của viên nhiên liệu

 là hệ số; = 0 nếu phân bố công suất đồng nhất và nhận giá trị khác lên tới 2. Sự liên tục của dòng nhiệt lượng có thể được viết :

Với Ki-1,i đặc trưng cho sự cản nhiệt từ vị trí i-1 tới i và Ki+1,i là từ vị trí i + 1 tới i ; được tính toán theo hệ số dẫn nhiệt k và dữ liệu hình học của thanh nhiên liệu:

Với ΔXj là độ dày (giống nhau) của các khoảng chia, ở đây cả hai phương trình dòng chất lỏng và phương trình dẫn nhiệt đều được giải. Tâm của thanh nhiên liệu là đoạn nhiệt hoặc biên đối xứng, Q0,1 = 0.

Giả thiết tất cả các kênh l xung quanh thanh n, Tn là nhiệt độ của thành tại vị trí n, Hnl là hệ số truyền nhiệt từ thanh n tới kênh l, Tbl là nhiệt độ khối của kênh l và nl là hệ số chu vi bên ngoài (chu vi ướt) của thanh n đối với kênh l. Hệ số truyền nhiệt từ thanh nhiên liệu tới chất tải nhiệt và nhiệt độ khối của chất tải nhiệt được xác định như sau:

Các thuộc tính thủy nhiệt , CP và k của nhiên liệu (UO2, lớp vỏ Zr): - Khối lượng riêng được cố định trong input hoặc mặc định

- Hệ số dẫn nhiệt là hàm của nhiệt độ (chương trình con UCONDU) - Nhiệt dung riêng của nhiên liệu là hàm của nhiệt độ (chương trình con

USPEHT)

- Nhiệt dung riêng của lớp vỏ là hàm của nhiệt độ (chương trình con ZSPEHT) - Hệ số dẫn nhiệt của lớp vỏ là hàm của nhiệt độ (chương trình con ZCONDU)