logo_left header_right
     
 BME NTI > Munkatársak > Kiss Attila > Kutatás > I.1., SCWR-FQT (EU FP-7) + EU_BONUS (NFÜ) projekt

SCWR üzemanyag tesztkörének tervezése

 

    A projektet a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alap (NKFIA) az EU_BONUS pályázaton keresztül támogatta. A Kedvezményezett (BME) EU_BONUS_12-1-2012-0001 azonosító számon regisztrált, 2012.06.12. napon Ösztönzés az Európai Uniós keretprogramokban való magyar részvétel támogatására EU_BONUSZ_12 program pályázati kiírásra pályaművet nyújtott be, amelyet a Támogató (NKFIH)  támogatásban részesített. A Támogató 2012.08.15-én kelt döntése alapján Kedvezményezett vissza nem térítendő támogatásban részesül. A projekt főbb adatai a következők:

  • a kedvezményezett neve: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME)
  • a projekt címe: SCWR üzemanyag tesztkörének tervezése
  • a szerződött támogatás összege: 2.200.000 Ft
  • támogatás mértéke %-ban: 32,73%, támogatás intenzitása (nemzeti és EU támogatás együtt): 90%
  • a projekt tényleges befejezési dátuma: 2014. december 31.
  • a projekt azonosító száma (szerződés száma): EU_BONUS_12-1-2012-0001

 

 

 

***

Szuperkritikus nyomású vízzel hűtött reaktorral kapcsolatos kutatások a BME Nukleáris Technikai Intézetében

 

   A szuperkritikus nyomású vízzel hűtött reaktor (angolul Supercritical pressure water cooled reactor, röviden SCWR) az úgynevezett negyedik generációs atomreaktor típusok közzé tartozik, melyektől azt várják, hogy 2030 utáni üzembe állásukkal magasabb hatásfokon, biztonságosan üzemelve, jelentősen javítsák a nukleáris üzemanyag hasznosításának hatásfokát, és csökkentsék a keletkező radioaktív hulladék mennyiségét, környezeti veszélyességét. Az SCWR típusnak mind termikus-, mind gyorsreaktor változata is létezik. Az SCWR típusnak számos előnye ismert. Például hűtőközege végig egyfázisú marad a reaktor tartályában, illetve a primer kör tartalmazza a turbinát is (direkt ciklusú, egykörös kivitel), így nincs szükség külön gőzfejlesztőre, gőzszárítóra és szeparátorra. Továbbá, az aktív zónában a közeg átesik az úgynevezett pszeudokritikus átalakuláson, így igen jelentős entalpianövekedés érhető el, ami miatt azonos termikus teljesítményű, de szubkritikus nyomáson üzemelő könnyűvizes reaktorhoz képest kisebb hűtőközeg forgalommal is hűthető az SCWR aktív zónája. Emiatt kisebb szivattyúteljesítményre lesz szükség. A felsorolt előnyök miatt, elvileg fajlagosan olcsóbb lehet egy SCWR, mint egy mai nyomottvizes vagy forralóvizes reaktor. Az SCWR típus fő célja a magasabb hatásfokú villamosenergia-termelés, valamint a nukleáris üzemanyag hasznosítás hatásfokának növelése, a keletkező radioaktív hulladék mennyiségének csökkentése. A szuperkritikus nyomású vízzel hűtött reaktor megvalósítása számos fenntarthatósági, biztonsági és gazdasági előnnyel kecsegtet, ám a megvalósításához további széles körű kutatás-fejlesztési munka elvégzése szükséges.

 

 

    A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Nukleáris Technikai Intézetének (BME NTI) kutatói kollektívája évekkel ezelőtt bekapcsolódott a szuperkritikus nyomású vízzel hűtött reaktorokkal kapcsolatos kutatásokba. Ennek legutóbbi fontos lépése volt az Európai Unió 7. kutatás-fejlesztési keretprogramjában támogatást nyert nemzetközi SCWR-FQT projekthez (2011-2014) való csatlakozás. Ezt segítette az is, hogy a BME NTI sikeresen pályázott a Nemzeti Fejlesztési Ügynökség EU_Bonus pályázati kiírására 2012-ben, amely az Európai Unió által támogatott projektek önrészéhez nyújt hozzájárulást.

 

   A projekt keretében a BME NTI kutatói több fontos kérdéssel foglalkoztak. Először is numerikus áramlástani (CFD) számítások segítségével ítéletet alkottak a tesztkör belépési és kilépési hatásáról. A belépési hatás vizsgálatával kapcsolatban elmondható, a megépített modelleken végzett számítások eredményeként a belépő szakaszon két termohidraulikai problémát azonosítottak. Ezek megoldására geometriai módosításokat javasoltak, amelyek hatását megvizsgálták és a vizsgálatok eredményei alapján kiválasztották a legmegfelelőbb módosított geometriát. Így sikerült egy olyan belépő geometriát kialakítani, amely időben stabil és homogén belépő áramlást biztosít. Szerencsére a kilépő szakaszon nem váltak szükségessé módosítások az elvégzett számítások eredményei alapján. Az eredeti kilépő geometria és a négy nukleáris fűtőelem köré tekert úgynevezett helikális távtartó közel állandó és időben stabil hőmérsékletprofilt biztosít a kilépésnél. Ezekkel a számításokkal párhuzamosan került elvégzésre a felhasznált CFX kód validációjára. Ennek lényege, hogy mérések eredményeihez hasonlították a számítási eredményeket. A validáció először függőleges egyenes csövekre kerültek elvégzésre, majd a kínaiak által a SWAMUP mérőkörön mért esetre, amit egy vak benchmark feladatként oldottak meg a projekt CFD modellezésben résztvevő partnerei. A harmadik nagy feladat a rekuperátorban lezajló hőátviteli folyamatok vizsgálata volt. A rekuperátor CFD modellje megépítésre került és a szükséges számításokat elvégzése is megtörtént. A rekuperátor első modellje nem tartalmazta a távtartórácsokat, míg a második már igen. Mindkét modell számítási eredményei azt az eredményt adták, hogy a lefele, a rekuperátor köpeny oldalán áramló hidegebb közeg kellő hőt képes átvenni a fölfelé, a rekuperátor csöveiben áramló melegebb közegtől a rekuperátor csöveinek falain keresztül. Így a rekuperátorban geometriai módosítás nem vált szükségessé. Az utolsó feladat egy munkacsoport koordinátori feladatainak az ellátása volt. Ennek keretében az intézet egyik kutató munkatársa koordinálta a képzési és oktatási feladatokat, amelyek a projektben felmerültek. Ebben a munkacsoportban fiatal kutatók és mérnökök (mind az európai konzorcium, mind a kínai fél részéről) képzésben vettek részt a minőségi kutatómunka dokumentálásának elsajátítása érdekében. Két workshop került megszervezésre: a minőségirányítás, valamint a numerikus és kísérleti kutatások témakörében.

 

   Az egy éves meghosszabbítással négy éves SCWR-FQT projekt 2014. december 31-i zárulásával nem fejeződtek be a szuperkritikus nyomású vízzel hűtött reaktorral kapcsolatos kutatások a BME-n. A BME NTI azt tervezi, hogy az olyan jövőbeli európai uniós kutatás-fejlesztési keretprogramokban is részt fog venni, mint például a nemrég kiírásra került Horizon 2020 program, valamint folytatódnak a projekt keretében megkezdett nemzetközi együttműködések.

 

BME Nukleáris Technikai Intézet, Budapest, 2016. március 30.

Dr. Aszódi Attila, projektvezető, egyetemi tanár (aszodi(at)reak.bme.hu)

Kiss Attila, tudományos segédmunkatárs, intézeti projekt koordinátor (kissa(at)reak.bme.hu)

A sajtóközlemény PDF-ben letölthető itt.

 

 ***

 

Áramvonalak az SCWR-FQT belépő szakaszában
Hőmérséklet mező a rekuperátorban

 

***