avtor: prof.dr. Iztok Tiselj
Predstavitev na dogodku SLORIC 2014 Slovenska jedrska stroka o izzivih zagotavljanja svojih kompetenc http://bit.ly/1fwhcHr
Primeri raziskav, ki se vsebinsko neposredno nanašajo na dogajanja v NE Krško (SLORIC 2014)
2. Raziskave, ki se vsebinsko
nanašajo na dogajanja v
NE Krško
Iztok Tiselj in
sodelavci Odseka za reaktorsko tehniko IJS-R4
SLORIC, 26.2.2014, Ljubljana
r4.ijs.si
2
4. Zakaj 3D simulacije turbulentnega toka
gorivnih svežnjev?
•
Zniževanje obratovalnih stroškov JE na enoto
proizvedene energije dodatno obremenjuje GS med
normalnim obratovanjem
•
•
•
•
Povečanje moči JE, podaljševanje gorivnih ciklov in življenjske
dobe JE
Povečana sposobnost odvoda toplote v GS Optimizacija
mešalnih krilc v GS
Poškodb goriva
Izboljšanje jedrske varnosti
•
z zanesljivimi in natančnimi 3D simulacijami lahko vnaprej
napovemo varnostne meje sistema
Eksperimenti + natančne 3D simulacije nujne!
r4.ijs.si
4
5. OECD/NEA slepi eksperiment: Simulacije
“hladnega” turbulentnega toka v GS
•
•
•
•
Velik interes za eksperiment (48 udeleženih organizacij
iz 22 držav) 25 simulacij poslanih v roku (1 leto, rok
maj 2012)
Popolni geometrijski podatki (oblika distančne rešetke)
Jasno definirani robni pogoji
Dostop do podrobnih meritev (razkrite ob koncu testa)
r4.ijs.si
5
6. Eksperimentalna naprava MATIS-H
•
•
Vrednosti profilov so izmerjene na 4 vzdolžnih lokacijah
(0,5DH, 1DH, 4DH in 10DH) za rešetko (DH = 24,27mm)
V treh kanalih (y=0,5P, 1,5P and 2,45P, kjer je P = 33,12mm)
0,5 DH
1 DH
4 DH
10 DH
10 cm
80 cm
Meritve: časovno spremenljivi profili vseh treh komponent hitrosti
r4.ijs.si
6
8. Izdelava numerične mreže
•
•
•
•
•
•
Mreža je v celoti sestavljena iz
heksagonalnih elementov
Vključeni so vsi geometrijski
detajli, 13.1 milijonov elementov
Zgoščena ob stenah
Konstruirana je tako, da sledi
smeri toka
Izjemno zahtevna izdelava
mreže ~3-4 mesece
Simulacija (ANSYS-CFX): pribl. 1
mesec na IJS računski gruči (64
procesorjev)
Prečni izsek mreže v
kanalu med palicami
na razdalji Z/DH=0,5
r4.ijs.si
8
10. Rezultati: Razvoj toka v vzdolžni smeri
(a) Povprečna hitrost U
(b) Povprečne fluktuacije URMS
Izračunane (polna črta) in izmerjene (črtkana) časovno povprečene
hitrosti U in fluktuacije URMS za rešetko (pri 1DH, 4DH in 10DH)
r4.ijs.si
10
11. OECD/NEA slepi test – rezultati “tekmovanja”
IJS
Časovno povprečene RMS fluktuacije
Časovno povprečene hitrosti
Vir: NEA/CSNI Report of the OECD/NEA KAERI Rod Bundle CFD Bencmark
Exercise, julij 2013
r4.ijs.si
11
12. Vodik
- mešanje atmosfere zadrževalnega hrama
- gorenje vodika
- blaženje, kontroliran sežig
Slika: simulacija mešanja
“vodika” (Helija) v
eksperimentalni napravi Thai
po vbrizgavanju vroče pare.
- srednja slika:
koncentracija He
- desna slika: temperatura
(spodaj desno – mesto
vbrizgavanja vroče pare)
r4.ijs.si
12
13. Eksperiment - gorenje vodika
HYKA A2 eksperimentalna
naprava, Karlsruhe
Institute of Technology
• Volumen: 201 m3
• Višina: 9 m
• Premer: 6 m
r4.ijs.si
13
16. Vodik – blaženje, kontroliran sežig
HYSAM – predlog novega projekta v
okviru raziskovalnih programov EU
Obzorje2020
Naloga 3.1:
Delovanje PARov med nezgodo (H2, CO,
para, malo O2):
- Kontroliran sežig H2 in CO
- Vžig
- “Zastrupitev” PARov
r4.ijs.si
16
17. Vodik – blaženje, kontroliran sežig
HYSAM
Naloga 3.2:
Interakcija PARov in atmosfere:
- Položaj PARov
- Delovanje PARov ob neugodni smeri
toka
r4.ijs.si
17
18. Zaključki
“Computational Fluid Dynamics” – je to
sploh koristno oziroma potrebno?
Ostale teme – nekaj v naslednji predstavitvi:
•
•
•
Analize prehodnih pojavov (vodni udar), projektnih
nezgod (RELAP,TRACE), težkih nesreč.
Trdnostne analize, staranje materialov
Verjetnostne varnostne analize
r4.ijs.si
18