مطالعه انتقال حرارت در تونل نگهداری زباله های هسته ای و تاثیر آن بر افزایش دمای سطح زمین اطراف

یافتن راه حل مناسب برای دفع حرارت تولید شده از زباله های سوخت مصرف شده هسته ای، با توجه به طولانی بودن مدت نگهداری، از مسائل مهم مهندسی هسته ای بوده و ذخیره سازی این مواد در تونلهای عمیق زیرزمینی، یکی از روشهای متداول در این زمینه است. به دلیل طولانی بودن مدت نگهداری و هزینه های زیاد ساخت تونل، مطالعه دقیق موضوع از جهات مختلف از جمله تاثیر مقدار حرارت تولید شده در بسته های سوخت مصرف شده، تعداد آنها در تونل، کنترل دماهای سطح بسته ها و سطح زمین و روشهای انتقال حرارت در تونل ضروری است. در این مقاله با استفاده از مدل سه بعدی برای نوعی از تونل متعارف و بسته های سوخت مصرف شده، از روش عددی حجم محدود و از نرم افزار FLUENT ۶.۰ برای محاسبات و از نرم افزار GAMBIT برای شبکه بندی دامنه محاسباتی و از مدل K-ε برای جریان آشفته با در نظر گرفتن تشعشع حرارتی و بدون آن، استفاده شده است. در این محاسبات تاثیر پارامترهای مختلف از جمله انرژی تولید شده در هر بسته از سوخت مصرف شده هسته ای، سرعت هوای ورودی به تونل برای خنک کردن آن و عمق تونل در دو حالت همرفت طبیعی و اجباری بر درجه حرارت سطح بسته های سوخت و سطح زمین مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان می دهد در حالت همرفت اجباری، برای نگهداری ۶۷ بسته از سوخت مصرف شده اورانیوم با ۳.۲  درصد غنا، با ابعاد مشخص و تولید انرژی ۷.۶ کیلووات در هر یک از آنها در ابتدای دفع، سرعت هوای ورودی لازم جهت خنک کاری، ۰.۶ متر بر ثانیه خواهد بود تا حداکثر دمای بوجود آمده در سطح بسته ها کمتر از حد استاندارد که ۹۳ درجه سانتی گراد تعیین گردیده است، باشد.

Keywords:

بسته های زباله هسته ای , انتقال حرارت تشعشعی , تونل نگهداری زباله های هسته ای , سوخت هسته ای مصرف شده