مقاله آنالیز حرارتی سیستم پرتودهی گاماسل با استفاده از کد mcnp4c و نرم افزار ansys_

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله آنالیز حرارتی سیستم پرتودهی گاماسل با استفاده از کد mcnp4c و نرم افزار ansys_ دارای ۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله آنالیز حرارتی سیستم پرتودهی گاماسل با استفاده از کد mcnp4c و نرم افزار ansys_  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله آنالیز حرارتی سیستم پرتودهی گاماسل با استفاده از کد mcnp4c و نرم افزار ansys_،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله آنالیز حرارتی سیستم پرتودهی گاماسل با استفاده از کد mcnp4c و نرم افزار ansys_ :

مقدمه

بارهای حرارتی از جمله بارهای پیچیده و مهم تحلیل مسائل جامداتی میباشند. شناسایی و تعیین مقدار دقیق این بارها، مستلزم تعیین توزیع دقیق میدان دمایی در جسم است. تعیین توزیع و محاسبه میدان دما در قطعات، همواره از بحثهای مهم طراحی به شمار میآید. در برخی از مسائل مهندسی، تنشهای ناشی از بارهای حرارتی که در اثر توزیع دما ناشی میشود به مراتب از بارهای مکانیکی بیشتر و از اهمیت بالاتری برخوردار است.[۳]

محاسبه توزیع دمایی سیستم پرتودهی گاماسل به منظور کنترل تنشها و تغییر شکلهای حرارتی در محدوده مجاز از اهمیت بالایی برخوردار است. توزیع دمای گاماسل امکان طراحی بهینه به لحاظ انتقال حرارت و کنترل تنشهای حرارتی، قبل از اینکه نمونه اولیه ساخته شود را با کمترین هزینهها، فراهم میسازد. بیشترین دمای هر نقطه از دستگاه پرتودهی گاماسل نباید از %۶۶ دمای ذوب آلیاژ مربوطه بیشتر شود. و این محدوده دمایی برای آلیاژهای سرب حدود ۲۳۰ درجه سانتیگراد میباشد. بنابراین دستگاه پرتودهی گاماسل از لحاظ حرارتی توسط نرمافزار ANSYS APDL تحلیل و آنالیز شده است تا دمای سیستم از حد بهینه خود بالاتر نرود زیرا افزایش دما از حد بهینه خود در نهایت موجب آسیبدیدگی سیستم خواهد شد. همچنین آنالیز حرارتی سیستم در طراحی با دوام مناسب از اهمیت بسیاری برخوردار است.[۳]

روش کار

مطابق شکل۱، قسمت های مختلف سیستم پرتودهی گاماسل در کد MCNP4C تکه بندی شده است. در این شکل قسمت های سبز رنگ هوا، زرد رنگ سرب، آبی رنگ فولاد ضدزنگ و بنفش رنگ چشمه سیستم می باشد. در کد
۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا” د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان

MCNP4C با استفاده از *f8 توان گرمایی تولیدی بر حسب MeV/s برای اکتیویته ۲۴ kCiدر قسمت های مختلف سیستم پرتودهی اعم از چشمه، محفظه نمونه، هوای داخل محفظه، سرب تکه بندی شده و ورقه های فولادی محاسبه شده است.[۱] توان گرمایی کل تولید شده در سیستم پرتودهی گاماسل بایستی با توان گسیلی از چشمه برابر باشد از این نکته می توان برای اعتبارسنجی توان گرمایی کل بدست آمده توسط کد MCNP4C استفاده نمود.

توان گسیلی اشعه گاما از ۱ مگا کوری کبالت ۶۰ می تواند بصورت زیر محاسبه گردد.[۲]

P = 1 × ۱۰ × P = 14.8 k

که ۱×۱۰۶ قدرت چشمه بر حسب کوری، ۳۷×۱۰۱۰ عدد بکرل در کوری ۱) بکرل یعنی یک واپاشی در ثانیه)، ۲۵×۱۰۶ مجموع انرژی دو اشعه گاما بر حسب الکترون ولت و ۱۶×۱۰-۱۹ ضریب تبدیل از الکترون ولت به ژول می باشد.
بدیهی است که دما مهمترین پارامتر تحلیل حرارتی میباشد. معمولا در تحلیلهای حرارتی، ابتدا توزیع دما در نقاط مختلف با استفاده از قانون بقای انرژی محاسبه میگردد. در این شبیهسازی با توجه به عدم تغییرات بارگذاری حرارتی با زمان و همچنین مستقل بودن خواص مواد موجود از دما، آنالیز حالت پایدار خطی خواهد بود. با توجه به حالت پایدار بودن حل تعیین خواص حرارتی چگالی و گرمای ویژه اختیاری است و اثری در تحلیل ندارد.با توجه به صفحهای بودن مدل هندسی و همچنین متقارن محوری بودن با قابلیت هدایت حرارتی دو بعدی از المان Plane 77 استفاده شده است. این المان قابلیت تحلیلهای گذرا، حالت پایدار و متقارن را در دو بعد دارد. بنابراین در این شبیهسازی از المان حرارتی مزبور استفاده شده است. شکل ۲ نحوه مشبندی سیستم پرتودهی گاماسل را نشان میدهد. شرایط مرزی بکار رفته در نرم افزار ANSYS به صورت زیر می باشد:[۳]

شرط مرزی اول:

هر گاه بین سطح و سیال مجاور اختلاف درجه حرارت وجود داشته باشد. انتقال حرارت جابجایی اتفاق میافتد و رابطه زیر در انتقال حرارت جابجایی که به قانون سرمایش نیوتن معروف است، صدق میکند:

dQ h .A T env T0 dt

با توجه به اینکه سیستم پرتودهی گاماسل در یک اتاق بسته نگهداری میشود بنابراین نتیجه میگیریم که یکی از شرایط مرزی انتقال حرارت جابجایی آزاد میباشد بنابراین باید ضریب انتقال حرارت جابجایی h بررسی گردد

۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا” د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان

جهت محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد، چرچیل و چو رابطهای دادهاند که برای تمام گستره اعداد رایلی در صفحات عمودی قابل استفاده و به صورت زیر است:[۴]
۲

۱
۰۳۸۷Ra
۶
L NuL 0.825
۸
۹
۲۷
۰.۴۹۲ ۱۶ ۱

Pr

نتایج فوقا لذکر را برای اس توانه

های عمودی به طول L میتوان به کار برد به شرطی که ضخامت لایه مرزی خیلی کمتر از قطر استوانه باشد این شرط وقتی برقرار است که:

۵۳۰ D

۵۲۱ L Gr

بنابراین در شبیهسازی حرارتی سیستم گاماسل، ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد ا برابر ۳ بدست آمده است و دمای اتاق را برابر با دمای هوای استاندارد ۱ اتمسفر و ۲۵ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است.

شرط مرزی دوم: توان گرمایی تولید شده توسط کد MCNP4C در نرمافزار اعمال میگردد.

۲۱st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا” د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان

شکل :۲ مش بندی سیستم پرتودهی گاماسلشکل۱ :درورودینرمافزارکد MCNP و تکه بندی قسمت های مختلف آن
ANSYS

جدول:۱ خواص فیزیکی مواد به کار رفته در سیستم پرتودهی گاماسل[۴]