Расчет тепломассообмена при долговременном хранении радиоактивных отходов

Abstract

Представлены результаты теоретического теплового расчета температурного поля в стандартной 200-литровой бочке для трех различных процессов: охлаждения воды и цементного компаунда, выделения тепла радиоактивного распада радионуклидов в цементном компаунде, твердения цементного компаунда. С помощью построенной численной модели было показано, что при твердении цементного компаунда внутренний объем бочки нагревается до 90 °С и более, а перегрев центральных областей относительно периферийных составляет 2530 градусов. На созданной установке для непосредственного измерения температурного поля в бочке и на поверхности ее теплообмена с окружающей средой проведена оценка теплофизических характеристик бочки и процесса твердения цементного компаунда. Вычисленный усредненный коэффициент теплоотдачи для всей охлаждающей поверхности бочки оказался равным 9,86 Вт/м2·K, что почти в два раза больше, чем значение, вычисленное с помощью общеизвестных критериальных уравнений. Интенсивность тепловыделения в процессе твердения цементного компаунда существенно возрастает при снижении водовяжущего отношения (В/В) В/В < 0,5. Показано, что предложенная численная модель с достаточной для технических расчетов точностью описывает тепловые процессы, происходящие при твердении цементного компаунда в бочке при В/В ≥ 0,5

The results of theoretical calculation of the temperature of the thermal field in the standard 200 – liter barrel for three different processes: cooling water and the cement compound, heat release of radioactive decay of radionuclides in the cement – rated compounds, hardening the cement compound. With the help of the numerical model has been shown that in the hardening cement compound internal volume Boch matches heated to 90 °C or more, and with respect to the central regions of overheating the peripheral is 25 to 30 degrees. Created on installation for direct measurement of the temperature field in the barrel and on the surface of its heat exchange with the environment assessed thermophysical characteristics of the barrel and the curing process of the cement compound. Calculated the average heat transfer coefficient for the entire cooling surface was equal to 9.86 barrels vatt/m2·K, which is almost two times higher than the value calculated by conventional criteria equations. The intensity of heat in the process of hardening of the cement compound significantly increases with a decrease in J/Q < 0.5. It is shown that the proposed numerical model with sufficient accuracy for engineering calculations describes thermal processes raw occurring in the hardening cement compound in a barrel at the J/Q ≥ 0.5