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Nimmesgern, Julian:
Umsetzung eines Algorithmus zur numerischen Berechnung von Sichtfaktoren für die Finite Elemente Analyse : B10/18.
Bayreuth
,
2018
. - 29 S.
(
Bachelorarbeit,
2018
, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD)
Abstract
Transportbehälter für abgebrannte Brennelemente aus Kernkraftwerken müssen verschiedene Sicherheitsaspekte erfüllen, um behördlich zugelassen zu werden. Dazu zählen unter anderem die Abschirmung gegen radioaktive Strahlung, das Sicherstellen einer Unterkritikalität sowie die sichere Abfuhr der von den Brennelementen ausgehenden Strahlung. Der Nachweis dieser Anforderungen erfolgt durch einen freien Fall auf ein unnachgiebiges Fundament aus 9 m Höhe, einen freien Fall auf einen Stahldorn mit 15 cm Durchmesser aus 1 m Höhe, einen Feuertest bei 800°C über 30 Minuten, eine Eintauchprüfung in 15 m Tiefe über 8 Stunden sowie eine Eintauchprüfung in 200 m Tiefe über 1 Stunde. Die Brennelement-Behälter bestehen im Prinzip aus zwei separaten Behältern, welche ineinander gestellt werden, nachdem der Tragekorb im inneren Zylinder beladen wurde. Dadurch entsteht zwischen beiden ein schmaler Spalt. Die Berechnung der Wärmeübertragung innerhalb dessen mittels Finite Elemente Analyse erfordert ein sehr feines Netz. Um dies zu umgehen, soll eine thermische Spaltbedingung implementiert werden, welche die Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung beinhaltet. Diese ist unvernetzt, weshalb die thermischen Effekte durch analytische Gleichungen berücksichtigt werden. Die Randbedingung soll von Knoten zu Knoten aufgetragen werden. Daher wird für die Wärmestrahlung der sogenannte Sichtfaktor jedes einzelnen Knotens benötigt. Im Folgenden wird eine Möglichkeit zur Berechnung dieses Sichtfaktors mithilfe von MATLAB erläutert.