A Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyűlése (Szeged, 2014. július 2-4.)

11. szekció. A HIDROLÓGIA, HIDRAULIKA IDŐSZERŰ KÉRDÉSEI - 15. Dr. Rátky István (nyugdíjas): A Paksi Atomerőmű dunai hűtővíz hőcsóvájának számítása

RátkyI.-8-Paks, dunai hőcsóva- A melegvíz csóva Dunába történő a bebocsátásától folyásirányban számított 500 m-ig a felületi termikusenrgia-áram (régi nevén hőcsere) hatása T+5oo.max-ra elhanyagolható. Ezt bizonyítottuk a Qd=1030 m /s-os mértékadó paraméterekkel végzett modell-számításokkal: a felületi hőcsere figyelembevételével és nélküle végzett számításnál T+5oo.max-ban az eltérés néhány század fok volt.

Meg kell jegyezni, hogy valamely paraméter-változás T soo.max-ra való hatása (a függvénykapcsolat) nem lineáris, a megadott értékek csak a mért T+soo.max-hoz közeli intervallumra érvényesek.

A konkrét számításon kívül részletesebben is megvizsgáltuk a transzport egyenlet többi tagjához viszonyítva a felületi termikusenergia-áram hatását, súlyát.

3.1. Felületi termikusenergia-áram nagysága

Folyóknál a víz a mederfenéken és a vízfelszínen érintkezik a környezetével. Ezeken a felületeken áramolhat termikusenergia a külvilág felé (a környezetbe). Legtöbbször a mederfenéken történő áramot, a talajvíz hozzá- vagy elfolyásából és a súrlódásból származó hőhatást el szokták hanyagolni. Mi is ezt tesszük. A szakirodalmak legtöbbször csak a vízfelületen történő termikusenergia-áramot vizsgálják és azt röviden felületi hőcserének nevezik. A számításának kiterjedt szakirodalma van, melyekben különböző közelítésekkel élnek. Az alkalmazott Delft3DFlow modell is több lehetőséget ajánl. A választás előtt megvizsgáltuk, hogy - konkrétan a dunai viszonyokat tekintve - a felületi hőcsere (termikusenergia-áram, W/m ) nagysága a hőtranszport egyenlet többi tagjához viszonyítva mekkora. A vizsgálathoz az egyszerűsített 2D-s hőtranszport egyenletnek csak a domináns tagjait vettük figyelembe:

cTT cTT

— + v — + .... <3t <9x

0

tot

pcph

a felületi hőcsere mellett a lokális változást és a hosszirányú konvektiv tagot. (A jelölések értelmezését a konkrét szám értékekkel együtt később adjuk meg.)

A vizsgálatra azért is volt szükség, mert a különböző módszerek további alapadatokat kívánnak, melyek nem álltak rendelkezésünkre. Becslésük további bizonytalanságot vitt volna az arányosításba. A már többször idézett VITUKI (2010) tanulmányban - a hazai és a nemzetközi irodalmak alapján - rövid összefoglalás található a felületi hőcserével kapcsolatos legfontosabb ismertekről. Ott bemutattuk, hogy a kilenc fő energia fajtából a melegvíz Dunába vezetésének speciális körülményeit figyelembe véve (mértékadó állapotok és időszakok), csak 4 energia fajtát érdemes tovább vizsgálni. Ezek:- a rövidhullámú sugárzásból a vízfelszínre érkező termikusenergia-áram, On,- a hosszúhullámú sugárzásból a vízfelszínről kibocsátott, <E>bw,- az atmoszférában található vízpára, ózon, széndioxid és oxigén hosszúhullámú sugárzása,

Óba, és- párolgással távozó termikusenergia-áram, <E>e-Közelítő számítások alapján bizonyított (Csorna 1985) hogy, a minket érdeklő nyári időszakban e négy sugárzással az összes felületi hőcsere 97-98 %-át figyelembe lehet venni.

A hőcsere számítására többféle közelítő összefüggést dolgoztak ki. Az általunk alkalmazott öszszefüggések megtalálhatók az irodalomban (BME 1980, Csorna 1985, VITUKI 2010). T soo.max tekintetében a biztonság növelése irányába történő becsléssel, olyan meteorológiai helyzetet tételeztünk fel, melynél a transzport egyenlet felületi hőcserét figyelembevevő forrás tagja összességében pozitív, a levegőből, az égboltról termikusenergia-áram érkezik (még a melegvíz csóva is melegszik). Reálisan az alábbi meteorológiai helyzet előállhat június-szeptember hónapokban Paksnál, a 46 °-os földrajzi szélességi foknál:- a vízcsóvában a hőmérséklet, Tvíz = 30 °C,