FSAR

NPSH

Net Positive Suction Head

BNPP

Bushehr Nuclear Power Plant

K

Conductivity Constant

Heat Flux

LCC

Life Cycle Costing

CDMS

Corrosion Data Manager Software

فصل اول
مقدمه
۱-۱- کلیات
در سال­ها­­ی اخیر استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق افزایش یافته و همچنین در حال افزایش است. نیروگاه‌های هسته‌ای در آینده‌ای نه چندان دور منبع اصلی تولید برق خواهند بود. در نیروگاه هسته‌ای انرژی حاصل از شکافت هسته‌ای آب را گرم کرده و سپس این آب که در مدار اول است آب موجود در مدار دوم را بخار کرده و بخار با وارد شدن به توربین باعث گردش آن و تولید برق می‌شود. با این حساب انتقال کامل گرما از مدار اول به مدار دوم امری بسیار مهم است و هرچه اتلاف گرما کمتر باشد بازدهی بیشتری خواهیم داشت. نیروگاه‌های امروزی با راندمانی بین ۳۰ تا ۴۰ درصد کار می‌کنند. به عنوان مثال نیروگاه هسته‌ای بوشهر ۳۰۰۰ مگاوات توان حرارتی آن است درحالی‌که توان الکتریکی آن ۱۰۰۰ مگاوات است. از گذشته تحقیقات زیادی برای بالا بردن ضریب انتقال حرارت آب که به عنوان خنک‌کننده در بسیاری از رآکتورها است انجام شده است. یکی از راه‌های افزایش ضریب انتقال حرارت سیال منتقل‌کننده حرارت، استفاده از نانو سیالات است. به این شکل که نانوذراتی که دارای ضریب انتقال حرارت خوبی هستند، مانند نانو ذرات مس را به سیال پایه با درصدهای حجمی مشخصی اضافه می‌کنند. این کار باعث افزایش قابل‌توجه ضریب انتقال حرارت سیال پایه می‌شود. در رآکتور هسته‌ای مسئله پیچیده‌تر است و سیال پایه علاوه بر ضریب انتقال حرارت بالا باید دارای ویژگی‌های دیگری نیز باشد. از این ویژگی‌ها می‌توان به نقش کندکنندگی سیال خنک‌کننده اشاره کرد که نقش سیال پایه را دوگانه می‌کند. در رآکتورهای اتمی برای کنترل راکتور علاوه بر میله‌های کنترل از سموم محلول در خنک‌کننده نیز استفاده می‌کنند. در رآکتورهای آبی اسید بوریک را به آب با غلظت‌های مشخصی اضافه می‌کنند. بورون موجود در اسید بوریک یک سم نوترونی قوی است که سطح مقطع جذب نوترون بالایی دارد. همچنین مسئله اقتصادی اضافه کردن نانوسیال به سیال پایه از اهمیت بالایی برخوردار است. اگر نانوسیالی را بیابیم که هم باعث افزایش انتقال حرارت شود و هم بتواند نقش بوریک اسید را بازی کند و هم توجیه اقتصادی داشته باشد گامی بزرگ برداشته‌ایم. بر این اساس در این مطالعه سعی داریم نانوسیالاتی که از نظر انتقال حرارت مناسب می‌باشند و در مطالعات مورد توجه قرار گرفته‌اند را از نظر نوترونیک، اقتصادی و خوردگی مورد بررسی قرار دهیم و نانو سیالی که به هدف گفته‌شده ما نزدیک باشد را به عنوان نانوسیال ایده­آل معرفی کنیم. برای این کار از نرم‌افزارهایی برای انجام مطالعات نوترونی، خوردگی و اقتصادی استفاده می‌کنیم. از این نرم‌افزارها می‌توان به MCNPX برای انجام مطالعات نوترونیک و CDMS و FREECORP برای مطالعات خوردگی اشاره کرد. نرم‌افزارهای مورداستفاده به‌تفصیل در فصل‌های بعد معرفی خواهند شد. در شکل ۱-۱ فلوچارت مراحل انجام پایان‌نامه نشان داده‌شده است.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل ۱-۱: فلوچارت مراحل انجام پایان‌نامه
فصل دوم
پیشینه تحقیق
۲-۱- مقدمه
تاکنون مطالعات بسیاری به‌منظور بررسی خواص مثبت نانو سیالات صورت گرفته است تحقیق لی ات ال در سال ۱۹۹۹ نشان‌دهنده ارتقا قابل ملاحظه رسانایی حرارتی نانوسیالات محتوی آب و اتیلن، گلیکول همراه با نانو ذرات اکسید آلومینیم و اکسید مس در دمای اتاق می‌باشد]۱[.
۲-۲- کارهای انجام شده
افزایش رسانایی گرمایی یک موفقیت قابل تحسین را برای استیمن ات ال به ارمغان آورد ، هنگامی که آن‌ها افزایش رسانایی را تا ۴۰% با افزودن تنها ۴% از نانو ذرات مس خالص با ابعاد متوسط کمتر از ۱۰ نانومتر حاصل نمود. چنین گزارش شد که رسانایی گرمایی نانوذرات می‌تواند بیش از ۲۰% افزایش داده شود در یک پژوهش دیگر داس ات ال نشان داد که رسانایی گرمایی نانو سیالت در دماهای بالاتر افزایش بیشتری می‌یابد که کاربرد آن را در سردسازی جریان‌های حرارتی بالا مطلوب‌تر می کند]۲[.
در این پژوهش این افزایش از ۲% به ۳۶% رسیده است هنگامی که دمای اکسید نانوذرات معلق از ۲۱ درجه سانتی‌گراد به ۵۱ درجه سانتی‌گراد افزایش دادند (با غلظت حجمی ۱% و ۴%) کار پژوهشی پاتل ات ال با نانوذرات طلا و نقره با قطر ۲۰-۱۰ نانومتر انجام شد آزمایش‌های آن‌ها نیز تأثیرات شدید دما را بر روی رسانایی گرمایی از ۵% به ۲۲۱% در بازه حرارتی ۶۰-۳۰ درجه سانتی ­گراد نشان داد ]۲[.
کلبنسکی ات ال ]۳[ نیز مکانیسم انتقال حرارت در نانو سیالات را بررسی نمود و دلایل احتمالی افزایش رسانایی گرمایی نانوسیالات را ارائه کرد: این دلایل شامل اثرات سایز کوچک، تراکم و تجمع نانوسیالات می‌باشد.
افزایش رسانایی حرارتی نانوسیالات به محققان این فرصت را می‌دهد تا پژوهش‌های وسیع‌تری را در این زمینه انجام دهند. افزایش واقعی قابلیت انتقال حرارت را می‌توان در شرایط همرفتی نشان داد و مقالات اندکی به بحث درباره‌ی کارایی انتقال حرارت همرفتی نانوسیالات پرداخته‌اند. ژوان و روتزل دو راهکار متفاوت برای روابط انتقال حرارت نانوسیالات ارائه نمودند. یک راهکار مرسوم، در نظر گرفتن نانوسیالات به عنوان سیال تک فاز می‌باشد و راهکار دیگر لحاظ نمودن ویژگی چند فاز بودن نانوسیالات و نانوذرات پراکنده می‌باشد. سپس ژوان و لی نتایج بررسی‌های خود را درباره‌ی ویژگی‌های جریان انتقال حرارت همرفتی منتشر نمودند. آن‌ها انتقال حرارت همرفتی نانو سیالاتی را که متشکل از آب غیر یونیزه و ذرات مس با قطر کمتر از ۱۰ نانومتر و با درصد حجم ۰٫۳، ۰٫۵، ۰٫۸۲، ۱، ۱٫۲، ۱٫۵، ۲ درصد از کل سیال اندازه‌گیری نمودند و دریافتند که ضریب انتقال حرارت همرفتی نانوسیالات از ۶% به ۳۹% افزایش می‌یابد ]۴[.
ون ودینگ ]۵[ انتقال حرارت نانو سیال آب و اکسید آلومینیوم را در جریان لایه‌ای تحت شار حرارتی ثابت دیواره مشاهده نمودند و دریافتند که افزایش حرارت نانو سیال با تغییرات عدد رینولدز و غلظت نانوذرات خصوصاً در ناحیه‌ی ورودی رابطه‌ی مستقیم دارند اخیراً یانگ ات ال راندمان انتقال حرارت نانوسیالات گرافیت را برای جریان لایه‌ای در یک تیوپ دایروی بررسی نمودند.