Summary
अपनाना तोड़ने घटना प्रयोग की जांच की थी और एक सैद्धांतिक मॉडल का प्रस्ताव किया गया था । एक सिमुलेशन सैद्धांतिक मॉडल पर आधारित कार्यक्रम विकसित किया गया था और सिमुलेशन कार्यक्रम के परिणाम प्रयोगात्मक परिणामों के साथ तुलना में थे । यह निष्कर्ष निकाला गया कि सिमुलेशन कार्यक्रम के परिणाम प्रयोगात्मक परिणाम अच्छी तरह से मिलान किया ।
Abstract
एक अनुसंधान रिएक्टर की डिजाइन शर्तों के तहत, अपनाना पाइप टूटना द्वारा प्रेरित घटना पानी की सतत जावक प्रवाह पैदा कर सकता है । इस बहिर्वाह को रोकने के लिए, एक नियंत्रण उपकरण की आवश्यकता है । एक अपनाना ब्रेकर सुरक्षा उपकरण का एक प्रकार है कि शीतलक पानी की हानि को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है ।
अपना दम तोड़ने की विशेषताओं का विश्लेषण करने के लिए, एक वास्तविक पैमाने पर प्रयोग आयोजित किया गया था । प्रयोग के परिणामों से, यह पाया गया कि वहां कई डिजाइन कारकों है कि अपनाना तोड़ने घटना को प्रभावित कर रहे हैं । इसलिए, वहां एक सैद्धांतिक की भविष्यवाणी करने में सक्षम मॉडल विकसित करने की जरूरत है और अपने विभिंन डिजाइन शर्तों के तहत तोड़ घटना का विश्लेषण । प्रयोगात्मक डेटा का उपयोग करना, यह एक सैद्धांतिक मॉडल है कि सही प्रगति और अपनाना तोड़ने घटना के परिणाम की भविष्यवाणी तैयार करने के लिए संभव था । स्थापित सैद्धांतिक मॉडल द्रव यांत्रिकी पर आधारित है और दो चरण प्रवाह का विश्लेषण करने के लिए Chisholm मॉडल को शामिल किया गया है । Bernoulli के समीकरण से, वेग, मात्रा, तेज गति, पानी के स्तर, दबाव, घर्षण गुणांक, और दो चरण प्रवाह से संबंधित कारकों को प्राप्त किया जा सकता है या गणना । इसके अलावा, इस अध्ययन में स्थापित मॉडल का उपयोग करने के लिए, एक अपनाना ब्रेकर विश्लेषण और डिजाइन कार्यक्रम विकसित किया गया था । सिमुलेशन कार्यक्रम सैद्धांतिक मॉडल के आधार पर चल रही है और एक ग्राफ के रूप में परिणाम देता है । उपयोगकर्ता अपने आप को ग्राफ के आकार की जांच के द्वारा तोड़ने की संभावना की पुष्टि कर सकते हैं । इसके अलावा, पूरे सिमुलेशन परिणाम की बचत संभव है और यह असली अपनाना तोड़ने प्रणाली का विश्लेषण करने के लिए एक संसाधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है ।
अंत में, उपयोगकर्ता अपनाना तोड़ने की स्थिति की पुष्टि कर सकते हैं और इस अध्ययन में विकसित कार्यक्रम का उपयोग कर अपनाना ब्रेकर प्रणाली डिजाइन ।
Introduction
ऐसे जॉर्डन अनुसंधान और प्रशिक्षण रिएक्टर (JRTR) और KiJang अनुसंधान रिएक्टर (KJRR) के रूप में प्लेट प्रकार ईंधन, का उपयोग रिएक्टरों की संख्या में हाल ही में वृद्धि हुई है । आदेश में प्लेट प्रकार ईंधन आसानी से कनेक्ट करने के लिए, अनुसंधान रिएक्टर एक कोर नीचे प्रवाह की आवश्यकता है । के बाद से अनुसंधान रिएक्टरों प्राथमिक शीतलन प्रणाली के शुद्ध सकारात्मक चूषण सिर की आवश्यकता होती है, कुछ कूलिंग सिस्टम घटक संभवतः रिएक्टर के नीचे स्थापित किया जा सकता है । हालांकि, अगर पाइप टूटना रिएक्टर के नीचे प्राथमिक शीतलन प्रणाली में होता है, अपनाना प्रभाव शीतलक के निरंतर जल निकासी का कारण बनता है कि हवा के लिए रिएक्टर के जोखिम में परिणाम सकता है । इसका अर्थ यह है कि अवशिष्ट ताप को हटाया नहीं जा सकता, जिससे कोई गंभीर दुर्घटना को जन्म दे सके. इसलिए, शीतलक दुर्घटना (LOCA), एक सुरक्षा उपकरण है कि एक गंभीर दुर्घटना को रोकने के लिए आवश्यक है की हानि की स्थिति में । एक अपनाना ब्रेकर इस तरह के एक सुरक्षा उपकरण है । यह प्रभावी रूप से हवा की एक भीड़ का उपयोग करके जल निकासी को रोकने कर सकते हैं । पूरे सिस्टम को अपनाना तोड़ प्रणाली कहा जाता है ।
अनुसंधान रिएक्टर सुरक्षा के सुधार के लिए कई अध्ययनों का आयोजन किया गया है । मैकडॉनल्ड्स और नेवला1 एक प्रयोग किया क्रम में एक सक्रिय रूप से ऑपरेटिंग ब्रेकर के रूप में एक अपना वाल्व तोड़ने के प्रदर्शन की पुष्टि करने के लिए । Neill और स्टीफंस2 एक छोटे आकार के पाइप में एक निष्क्रिय संचालित डिवाइस के रूप में एक अपनाना ब्रेकर का उपयोग कर एक प्रयोग किया । Sakurai3 एक विश्लेषणात्मक मॉडल का प्रस्ताव को अपनाना तोड़ने का विश्लेषण जहां एक पूरी तरह से अलग हवा पानी के प्रवाह मॉडल लागू किया गया था ।
अपनाना तोड़ने अत्यंत जटिल है क्योंकि वहां कई मापदंडों पर विचार करने की आवश्यकता है । इसके अलावा, क्योंकि वास्तविक पैमाने पर अनुसंधान रिएक्टरों के लिए प्रयोग नहीं किया गया है, यह समकालीन अनुसंधान रिएक्टरों के लिए पिछले अध्ययन लागू करने के लिए मुश्किल है । इसलिए, पिछले अध्ययनों ने अपनाना तोड़ने के लिए एक संतोषजनक सैद्धांतिक मॉडल प्रस्तुत नहीं किया है । इस कारण से, एक वास्तविक पैमाने पर प्रयोग के लिए एक सैद्धांतिक मॉडल स्थापित किया गया था ।
एक अनुसंधान रिएक्टर पर अपनाना ब्रेकर के प्रभाव की जांच करने के लिए, वास्तविक पैमाने पर सत्यापन प्रयोगों पोहंग विश्वविद्यालय विज्ञान और प्रौद्योगिकी के द्वारा प्रदर्शन किया गया (POSTECH) और कोरिया परमाणु ऊर्जा अनुसंधान संस्थान (काेरी)4,5 ,6. चित्रा 1 अपनाना ब्रेकर प्रयोग के लिए वास्तविक सुविधा है । चित्रा 2 सुविधा का एक योजनाबद्ध आरेख से पता चलता है और यह सुविधा चिह्न भी शामिल है ।
चित्र 1. खाना तोड़ने प्रदर्शन प्रयोग के लिए सुविधा । मुख्य पाइप आकार 16 में है और एक एक्रिलिक विंडो अवलोकन के लिए स्थापित किया गया है । छिद्र एक डिवाइस दबाव ड्रॉप का वर्णन करने के लिए तैयार है । इसलिए, वहां ऊपरी टैंक के नीचे एक छिद्र विधानसभा हिस्सा है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 2. प्रयोगात्मक सुविधा के योजनाबद्ध आरेख । माप बिंदुओं का स्थान प्रस्तुत किया गया है । संख्या इन प्रासंगिक स्थानों से संकेत मिलता है; 0 प्वाइंट अपनाना ब्रेकर के प्रवेश द्वार का प्रतीक है, 1 बिंदु जल स्तर का प्रतीक है, 2 प्वाइंट अपनाना ब्रेकर और मुख्य पाइप के जुड़े हिस्से का प्रतीक है, और 3 बिंदु LOCA स्थिति का प्रतीक है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
अपनाना ब्रेकर प्रयोगात्मक सुविधा एक ऊपरी टैंक, एक कम टैंक, एक पाइपिंग प्रणाली, और एक वापसी पंप के होते हैं । ऊपरी टैंक की क्षमता ५७.६ मीटर3है । नीचे क्षेत्र और गहराई १४.४ एम2 (4 एम x ३.६ मीटर) और 4 मीटर, क्रमशः कर रहे हैं । लोअर टैंक और LOCA स्थिति ऊपरी टैंक के नीचे ८.३ मीटर स्थित हैं । निचली टंकी की क्षमता ७० मीटर3है । प्रयोग के दौरान पानी को स्टोर करने के लिए लोअर टैंक का इस्तेमाल किया जाता है । लोअर टैंक रिटर्न पंप से जुड़ा है । निचली टंकी में पानी की ऊपरी टंकी में पंप लगाया जाता है । गरमाई व्यवस्था का मुख्य पाइप साइज 16 में है । अपनाना ब्रेकर लाइन (SBL) के अंत ११.६ मीटर कम पाइप टूटना बिंदु के ऊपर उच्च स्थित है । इसके अलावा, ऐक्रेलिक windows दृश्य के लिए पाइप पर स्थापित कर रहे हैं, के रूप में चित्रा 1में दिखाया गया है ।
शारीरिक संकेतों को मापने के लिए कई डिवाइस इंस्टॉल किए गए । दो निरपेक्ष दबाव ट्रांसड्यूसर (APTs) और तीन अंतर दबाव ट्रांसड्यूसर (DPTs) का इस्तेमाल किया गया । जल जन प्रवाह की दर को मापने के लिए, एक अल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटर का इस्तेमाल किया गया था । एक डाटा अधिग्रहण प्रणाली २५० एमएस समय अंतराल पर सभी माप डेटा प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया गया था । माप के लिए उपकरणों के अलावा, कैमरों अवलोकन के लिए स्थापित किया गया था और एक शासक ऊपरी टैंक की भीतरी दीवार पर पानी के स्तर की जांच करने के लिए संलग्न किया गया था ।
विभिंन LOCA और अपनाना ब्रेकर (एसबी) आकार, अपनाना ब्रेकर प्रकार (लाइन/छेद), और रिएक्टर ईंधन और पाइप टूटना बिंदु के बारे में छिद्र की उपस्थिति प्रयोग में विचार किया गया । आदेश में LOCA और SBL आकार के प्रभाव को सत्यापित करने के लिए, LOCA और SBL के विभिंन आकारों का इस्तेमाल किया गया । LOCA आकार में 6 से लेकर 16 में और SBL आकार में 2 से लेकर 6 में । प्रयोग में, अपने आप को तोड़ने के लिए लाइन और होल प्रकार का इस्तेमाल किया गया है, लेकिन इस अध्ययन की निम्न सामग्री केवल JRTR और KJRR में इस्तेमाल SBL प्रकार मानता है. प्रयोगात्मक परिणामों का एक उदाहरण के रूप में, चित्रा 3 एक ग्राफ है कि दबाव और पानी के प्रवाह की दर डेटा शामिल है । प्रयोग 4 अक्टूबर २०१३ को आयोजित किया गया था और प्रयोगात्मक डेटा नमूना LN23 (लाइन प्रकार एसबी, कोई छिद्र, LOCA में 12, २.५ में SBL) है ।
प्रयोग डेटा से, सैद्धांतिक मॉडल है जो अपनाना तोड़ने घटना की भविष्यवाणी कर सकते है स्थापित किया गया था । सैद्धांतिक मॉडल Bernoulli समीकरण के साथ शुरू होता है । द्रव का वेग Bernoulli समीकरण से प्राप्त होता है और volumetric प्रवाह दर को पाइप क्षेत्र द्वारा द्रव के वेग को गुणा करके प्राप्त किया जा सकता है. इसके अलावा, जल स्तर volumetric प्रवाह दर का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है । सैद्धांतिक मॉडल की मूल अवधारणा के रूप में ऊपर है । हालांकि, के बाद से अपनाना तोड़ने घटना एक दो चरण के प्रवाह है, वहां अतिरिक्त अंक के लिए माना जाता है । एक दो चरण के प्रवाह विश्लेषण मॉडल पर विचार करने के लिए, एक सटीकता सत्यापन परीक्षण किया गया था । चूंकि Chisholm मॉडल एक समरूप मॉडल की तुलना में अधिक सटीक था, Chisholm मॉडल घटना का विश्लेषण करने के लिए प्रयोग किया जाता है । Chisholm मॉडल के अनुसार, दो चरण गुणक सूत्र समीकरण 17के रूप में व्यक्त किया जाता है । इस समीकरण में, ф दो चरण गुणक का प्रतिनिधित्व करता है, दर्षाया घनत्व का प्रतिनिधित्व करता है, और एक्स गुणवत्ता का प्रतिनिधित्व करता है ।
1)
इसके अलावा, एक ग्राफिक यूजर इंटरफेस (जीयूआई) के साथ एक सिमुलेशन कार्यक्रम विकसित किया गया था । चित्रा 3में पूर्ण दबाव डेटा के संक्रमण से, घटना तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है: शीतलक (एकल चरण प्रवाह) की हानि, अपनाना (दो चरण के प्रवाह को तोड़ने), और स्थिर राज्य । इसलिए, मुख्य परिकलन प्रक्रिया एल्गोरिथ्म के वास्तविक घटना के तीन चरणों के लिए संगत एक तीन-चरण प्रक्रिया शामिल हैं । गणना प्रक्रिया सहित, सिमुलेशन प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए पूरे एल्गोरिथ्म चित्रा 48में दिखाया गया है ।
सॉफ्टवेयर का उपयोग ( पूरक वीडियो 1देखें) सिमुलेशन शुरू करने के लिए, उपयोगकर्ता इनपुट मापदंडों डिजाइन शर्तों के अनुरूप प्रवेश करती है और इनपुट पैरामीटर निश्चित मूल्यों के रूप में जमा हो जाती है. उपयोगकर्ता पैरामीटर दर्ज करने के बाद अनुकरण के साथ आगे बढ़ना है, तो प्रोग्राम पहले चरण परिकलन करता है । पहला कदम है एकल चरण गणना, जो पाइप टूटना के बाद अपनाना प्रभाव के कारण शीतलक के नुकसान के लिए गणना है । चर सैद्धांतिक मॉडल द्वारा स्वचालित रूप से गणना कर रहे है (के रूप में है Bernoulli समीकरण में, जन प्रवाह संरक्षण, आदि.), और गणना उपयोगकर्ता द्वारा पैरामीटर इनपुट से आय । परिकलन परिणाम उपयोगकर्ता द्वारा निर्दिष्ट समय इकाई के अनुसार कंप्यूटर स्मृति में क्रमिक रूप से संग्रहीत किए जाते हैं ।
यदि पानी के स्तर 0 स्थिति के नीचे चला जाता है, इसका मतलब है कि एकल चरण प्रवाह समाप्त होता है, क्योंकि हवा इस समय SBL में भीड़ शुरू होता है । इसलिए, एकल चरण प्रवाह के लिए पहला कदम जब तक जल स्तर 0 स्थिति तक पहुंचता है । जब जल स्तर 0 स्थिति में है, इसका मतलब यह है कि शूटिंग की ऊंचाई शूंय है । गोली मारने की ऊंचाई SBL के प्रवेश द्वार के बीच ऊंचाई अंतर और अपनाना तोड़ने के बाद ऊपरी टैंक जल स्तर है । दूसरे शब्दों में, शूट करने की ऊंचाई इंगित करती है कि अपना दम तोड़ने के दौरान जल स्तर कितना कम हुआ । इसलिए, गोली मार ऊंचाई एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, क्योंकि यह शीतलक नुकसान की मात्रा का प्रत्यक्ष निर्धारण की अनुमति होगी । नतीजतन, कार्यक्रम पहले कदम की गणना के अंत के अनुसार की ऊंचाई को निर्धारित करता है ।
अगर शूट ऊंचाई शूंय से अधिक है, तो प्रोग्राम एक दूसरे चरण की गणना करता है जो दो चरण के प्रवाह को अनुकरण कर सकता है । क्योंकि पानी और हवा दोनों का प्रवाह अपनाना तोड़ने के चरण में मौजूद हैं, दोनों तरल पदार्थ के भौतिक गुणों पर विचार किया जाना चाहिए । इसलिए, दो-चरण गुणक, गुणवत्ता, और शून्य भिन्न के मान इस परिकलन चरण में माने जाते हैं । विशेष रूप से, शून्य अंश मान दूसरे चरण परिकलन का समाप्ति मापदंड के रूप में उपयोग किया जाता है । शून्य अंश वायु प्रवाह और जल प्रवाह के योग के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जा सकता है । शून्य अंश (α) मान ०.९ से अधिक है, जब तक कि दूसरा चरण परिकलन आय । जब α ०.९ से अधिक है, तीसरे चरण की गणना आय जो स्थिर राज्य का वर्णन करता है । सैद्धांतिक रूप से, अपनाना तोड़ने के लिए समाप्त कसौटी α = 1 है क्योंकि केवल हवा इस समय पाइप में मौजूद है । हालांकि, इस कार्यक्रम में, अपनाना तोड़ने के लिए अंत मानदंड α = ०.९ गणना प्रक्रिया में किसी भी त्रुटि से बचने के लिए है । इसलिए, परिणाम के एक आंशिक नुकसान अपरिहार्य है, लेकिन इस त्रुटि नगण्य हो सकता है ।
स्थिर राज्य गणना उपयोगकर्ता द्वारा निर्धारित समय के दौरान आय । क्योंकि आगे कोई परिवर्तन नहीं है, स्थिर स्थिति में विशेषता है कि परिकलन परिणाम मान हमेशा स्थिरांक हैं । अगर अपनाना तोड़ने सफल है, ऊपरी टैंक में पानी की अंतिम स्तर पर एक विशिष्ट मूल्य पर रहेगा, शूंय नहीं है । हालांकि, अगर अपनाना तोड़ सफलतापूर्वक नहीं किया जाता है, शीतलक लगभग खो जाएगा, और अंतिम स्तर के पानी के दृष्टिकोण शूंय मूल्य । इसलिए, यदि स्थिर अवस्था में जल स्तर मान शूंय के बराबर होता है, तो यह इंगित करता है कि दिए गए डिज़ाइन शर्तों को अपनाना पूर्ण करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं ।
परिकलन के बाद, उपयोगकर्ता विभिन्न तरीकों से परिणामों की पुष्टि कर सकता है. परिणाम अपनाना तोड़ने की स्थिति दिखाने के लिए, अपना दम तोड़ने प्रगति, और व्यक्तित्व । सिमुलेशन कार्यक्रम की भविष्यवाणी और वास्तविक घटना का विश्लेषण और अपनाना ब्रेकर प्रणाली के डिजाइन में सहायता कर सकते हैं । इस पत्र में, प्रयोग प्रोटोकॉल, प्रयोग के परिणाम, और सिमुलेशन कार्यक्रम के आवेदन प्रस्तुत कर रहे हैं ।
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Protocol
- वडा स्टेप
- प्रयोगात्मक सुविधा चेक करा. परीक्षण मैट्रिक्स के आधार पर, सावधानी से परीक्षण मैट्रिक्स परीक्षण की स्थिति की जांच, जैसे LOCA आकार, SBL आकार, अपनाना ब्रेकर प्रकार, और छिद्र की उपस्थिति, प्रयोग करने से पहले । इसके अलावा, यह पुष्टि करने के लिए परीक्षण करें कि सुविधा के साधन और घटक डेटा शोर या खराबियों के बिना ठीक से काम करते हैं ।
- निचले टैंक के अंदर स्थापित वापसी पंप का उपयोग कर पानी के साथ ऊपरी टैंक भरें ।
- अवशिष्ट वायु को SBL के अंदर निकालें. SBL. से अवशिष्ट हवा को दूर करने के लिए एक वैक्यूम पंप और बफर चैंबर का प्रयोग करें
- ऊपरी टैंक के प्रारंभिक जल स्तर की जाँच करें । टैंक से जुड़े शासक का उपयोग करें ।
- परीक्षण चरण
- पाइपिंग सिस्टम के अंत में वाल्व खोलो ।
- नियंत्रण कक्ष में डेटा अधिग्रहण प्रणाली का उपयोग कर, इस तरह के पानी के स्तर, प्रवाह की दर, और दबाव में परिवर्तन, अपनाना तोड़ने घटना के दौरान के रूप में मापा डेटा की जांच करें । यदि शीतलक का कोई बहिर्वाह है, पहला प्रयोग समाप्त होता है । अंत में, दिया परीक्षण शर्तों के साथ प्राप्त प्रयोगात्मक परिणाम रिकॉर्ड ।
- परिवर्तन परीक्षण चर (SBL आकार, LOCA आकार, छिद्र उपस्थिति, और LOCA स्थिति) निंनानुसार है ।
- बदल SBL आकार क्रमिक 2, २.५, 3, 4, 5, और 6 में; दी SBL मुख्य पाइप से जुड़ा है पर एक निकला हुआ संयुक्त द्वारा स्थिति 2 में < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा २ .
नोट: इस तरह के SBL आकार, LOCA आकार, और छिद्र की उपस्थिति के रूप में प्रयोगात्मक चर, बोल्ट और पागल के साथ निकला हुआ संयुक्त का उपयोग कर बदल रहे हैं. इसलिए, इन प्रक्रियाओं मैन्युअल रूप से किए गए हैं । - दोहराएं कदम 1.1.1-1.2.2 जब तक सभी SBL आकार प्रयोग किया जाता है । स्थिति 1 में LOCA के साथ
- , 6, 8, 10, 12, 14, और 16 इंच LOCA आकार क्रमिक परिवर्तित करें; दिया प्रसारण मुख्य पाइप से जुड़ा है एक निकला हुआ संयुक्त द्वारा स्थिति 3 में < सशक्त वर्ग = "xfig" > चित्रा 2 .
- दोहराएं कदम 1.1.1-1.3.2 जब तक सभी LOCA आकार प्रयोग किया जाता है ।
- छिद्र स्थापित करें (या छिद्र हटा) ऊपरी टैंक के तल पर एक निकला हुआ संयुक्त द्वारा मुख्य पाइप से जुड़ा.
नोट: पिछले कदम के प्रयोगों छिद्र की अनुपस्थिति (या उपस्थिति) के साथ किया गया है । इसलिए, छिद्र स्थापित किया जाना चाहिए (या निकाला) अगले प्रयोग के लिए ।- इस काम को करने के लिए, सुनिश्चित करें कि ऊपरी टैंक के अंदर पानी नहीं है ।
- दोहराएं कदम 1.1.1-1.3.4 । छिद्र की उपस्थिति (या अनुपस्थिति) के अंतर्गत SBL और LOCA आकार के प्रभाव की पुष्टि करने के लिए, पिछले चरण को दोहराएँ.
- 2 स्थिति के लिए LOCA परिवर्तन, पिछले चरण के प्रयोगों के रूप में LOCA स्थिति 1 के साथ किया गया है । अगले प्रयोग के लिए LOCA स्थिति बदलें.
नोट: प्रायोगिक सेटअप में दो LOCA के पदों का निर्माण किया जाए । एक अलगाव तितली वाल्व के साथ प्रत्येक LOCA पाइप एक मुख्य पाइपिंग प्रणाली से जुड़ा है ।- LOCA स्थिति बदलने के लिए, LOCA स्थिति 1 पर अलगाव तितली वाल्व बंद करो और LOCA स्थिति में वाल्व खोलने 2.
- दोहराएं कदम 1.1.1-1.3.6.
- बदल SBL आकार क्रमिक 2, २.५, 3, 4, 5, और 6 में; दी SBL मुख्य पाइप से जुड़ा है पर एक निकला हुआ संयुक्त द्वारा स्थिति 2 में < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा २ .
- प्रोग्राम आइकन पर क्लिक करें अपनाना ब्रेकर सिमुलेशन कार्यक्रम को अंजाम ।
नोट: प्रक्रिया पूरक वीडियो 1 में प्रदर्शन किया है । के रूप में दिखाया गया है, सिमुलेशन कार्यक्रम के प्रारंभिक स्क्रीन 4 बटन के होते है (दिखाने के पैरामीटर, भागो, मैनुअल, और बाहर निकलें) । जब उपयोगकर्ता क्लिक करता है & #39; दिखाएँ पैरामीटर्स & #39; बटन, एक नया आदेश विंडो खोलता है और यह पैरामीटर की सूची शामिल है । उपयोगकर्ता को संशोधित करने और चर के संख्यात्मक मान की पुष्टि करने में सक्षम है । द & #39; रन & #39; बटन इनपुट पैरामीटर्स को शामिल किए गए सूत्र में प्रतिस्थापन करके परिकलन निष्पादित करता है. द & #39; मैनुअल & #39; बटन उपयोग और प्रोग्राम संस्करण को सूचित करने के लिए है, और & #39; निकास & #39; बटन प्रोग्राम बंद कर देता है । परिणाम में दिखाया गया है & #39; Show results & #39; windows. - क्लिक & #34; शो पैरामीटर & #34; बटन.
- इनपुट दिया सिमुलेशन शर्तों पर विचार डेटा बदल जाते हैं ।
- & #34; रन & #34; बटन.
- में जल स्तर ग्राफ आकृति की जांच करें & #39; दिखाएं परिणाम & #39; विंडो । कार्यक्रम समय के साथ परिणाम मूल्यों का आयोजन, और ग्राफ स्वचालित रूप से भूखंडों ।
- ग्राफ के आकार के माध्यम से, नेत्रहीन अपनाना तोड़ने की संभावना की पुष्टि; यदि जल स्तर या शूटिंग की ऊंचाई अंत तक लगातार एक ही मूल्य है, अपनाना तोड़ दिया शर्तों के तहत संभव है । See < सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा ३ .
- में अन्य outputs की जांच & #39; शो परिणाम & #39; विंडो. ध्यान दें कि उत्पादन की जांच करने के लिए आठ विकल्प (जल स्तर, गति को गति, दबाव, पानी के वेग, हवा वेग, दो चरण मिश्रण वेग, मात्रा, और घर्षण) कर रहे हैं । चेक बॉक्स का उपयोग करके ग्राफ़ प्रकार का चयन करें ।
नोट: समय के साथ प्रत्येक मूल्य के परिवर्तन ग्राफ के माध्यम से देखा जा सकता है क्योंकि यह एक नज़र में अपनाना तोड़ने घटना को काबू करने के लिए आसान है. - पर क्लिक करके समय के आधार पर आउटपुट के विशिष्ट मान की पुष्टि करें & #34; गणना में विशिष्ट समय & #34; बटन. वांछित समय दर्ज करें और निर्धारित समय के अनुसार परिणामों की जाँच करें ।
- पर क्लिक करके सभी सिमुलेशन परिणाम डेटा सहेजें & #34; डेटा सहेजें & #34; बटन.
नोट: परिणाम पाठ फ़ाइल के रूप में सहेजे जाते हैं, और अनुकरणीय स्थिति एक साथ सहेजे जाते हैं ।
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Representative Results
अपनाना तोड़ने की पूरी प्रक्रिया में तीन चरण होते हैं । पहले चरण में अपनाना प्रभाव के कारण शीतलक के बहिर्वाह है । दूसरा चरण SBL के माध्यम से हवा का प्रवाह शुरू करने के लिए शीतलक के नुकसान ब्लॉक, अपना नाम तोड़कर कहा जाता है की प्रक्रिया है । अपनाना तोड़ने घटना चित्रा 3में पूर्ण दबाव के एक तेज वृद्धि के रूप में देखा जा सकता है । पूर्ण दबाव तेजी से बढ़ता है, के बाद यह पानी का स्तर घटने की वजह से धीरे से कम हो गया है । अपना दम तोड़ने के अंत में, के बाद से कुछ अवशिष्ट पानी ऊपरी टैंक को वापस बहती है, पूर्ण दबाव फिर से बढ़ जाती है । अगर अपनाना तोड़ना पूरा हो गया है, वहां शीतलक के आगे रिसाव नहीं है और इस राज्य ' स्थिर राज्य ' कहा जाता है । क्योंकि आगे कोई राज्य परिवर्तन नहीं है, निरपेक्ष दबाव भी निरंतर रखा जाता है. पहले चरण के दौरान एक उच्च मूल्य पर बनाए रखा गया था जो प्रवाह की दर, अपनाना तोड़ना शुरू होता है के रूप में धीरे कम हो जाती है. जब अपनाना तोड़ने सफलतापूर्वक पूरा हो गया है, शीतलक रिसाव धीरे कम और बंद कर दिया है के रूप में वीडियो 1में दिखाया गया है । चित्रा 3 में अंतर दबाव को अपनाना तोड़ने के शुरू होने के बाद तेजी से वृद्धि की प्रवृत्ति दिखाई ।
अगर पाइप टूटना अपनाना ब्रेकर के अभाव में होता है, सभी शीतलक अपनाना प्रभाव के कारण रिसाव होगा । आपके द्वारा अपनाई जाने वाले ब्रेकर के अभाव का वर्णन करने वाला प्रयोग वीडियो 2 (XN; अपनाना ब्रेकर की अनुपस्थिति) में दिखाया गया है । दूसरी ओर, वीडियो 3 (LN; लाइन प्रकार अपनाना ब्रेकर) और वीडियो 4 (हेमवती; होल प्रकार अपनाना ब्रेकर) यह दिखाती है कि अपना ब्रेकर प्रभावी रूप से शीतलक के नुकसान को रोकता है । दोनों ही मामलों में, यह पुष्टि की है कि शीतलक एक निश्चित जल स्तर के नीचे रिसाव नहीं करता है । नतीजतन, प्रयोगों से पता चला कि अपनाना ब्रेकर शीतलक के नुकसान को रोकने के लिए एक व्यवहार्य उपकरण हो सकता है ।
इसके अलावा, प्रयोगात्मक परिणामों से, यह Chisholm गुणांक और डिजाइन शर्तों के बीच संबंध को परिभाषित करने के लिए संभव था. पहले, प्रयोगात्मक शर्तों को प्रतिबिंबित करने के लिए, दबाव घटाने गुणांक की ठीक ट्यूनिंग की प्रक्रिया बाहर किया गया था । दबाव घटाने गुणांक समायोजित करने के बाद, Chisholm गुणांक B एक परीक्षण और त्रुटि विधि द्वारा मुजे दिया गया था । क्योंकि वायु और जल के द्रव्यमान प्रवाह पर विचार किया जाना चाहिए जब Chisholm गुणांक बी के मूल्य की स्थापना, एक कसौटी जन प्रवाह मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए आवश्यक था । यह कसौटी एक हवा का प्रवाह दर कारक और पानी के द्रव्यमान के प्रवाह का उपयोग करके प्राप्त किया गया था । कसौटी, C कारक कहा जाता है, Chisholm गुणांक B के साथ संबंध निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है । प्रस्तावित सी फैक्टर फार्मूला समीकरण 2 द्वारा दिया जाता है और हवा प्रवाह दर कारक समीकरण 39,10द्वारा दिया जाता है । निम्न सूत्रों में, दर्षाया घनत्व का प्रतिनिधित्व करता है, और K02 स्थिति 0 और स्थिति 2 के बीच दबाव घटाने गुणांक का प्रतिनिधित्व करता है । के बाद से घनत्व और अंक ' 2 ' में समीकरण 3 निरंतर हैं, वे समाप्त किया जा सकता है । इसलिए, वायु प्रवाह दर कारक का सरलीकृत प्रकार समीकरण 2में F फ़ैक्टर कहलाता है । जल के द्रव्यमान प्रवाह का भी मूल्यांकन किया जाना चाहिए; यह LOCA आकार बढ़ाता है के रूप में बढ़ जाती है, लेकिन क्षेत्र भी एक ही समय में बढ़ जाती है । इसलिए, विभिंन LOCA आकार के साथ जन प्रवाह क्षेत्र के प्रति इकाई क्षेत्र में जन प्रवाह प्राप्त करने के लिए विभाजित है । यहां, जन प्रवाह मूल्य सिर्फ हवा से पहले की गणना की है पाइप में प्रवेश करती है ।
2)
3)
Chisholm गुणांक B और C फ़ैक्टर के बीच संबंध ढूँढने के लिए, प्रतीपगमन विश्लेषण का उपयोग किया गया था । एक परिणाम के रूप में, दो प्रकार के सहसंबंध सूत्र (घातांक और द्विघात फ़ंक्शन) प्राप्त किया जा सका और R2 मान ०.९३ (घातांक फ़ंक्शन) और ०.९७ (द्विघात फ़ंक्शन) थे । प्रत्येक फ़ंक्शन समीकरण 4 और समीकरण 59के रूप में दिया गया है । समीकरण 4 LOCA के अपेक्षाकृत बड़े आकार के लिए अच्छी तरह से भविष्यवाणी करने में सक्षम था, जैसे 12 में और 16 LOCA आकारों में । दूसरी ओर, समीकरण 5 LOCA के अपेक्षाकृत छोटे आकारों के लिए अच्छी तरह से भविष्यवाणी करने में सक्षम था, जैसे कि 8 में और LOCA आकारों में 10 । नतीजतन, घातीय समारोह में 11 से अधिक LOCA के एक अपेक्षाकृत बड़े आकार के लिए भविष्यवाणी करने के लिए प्रयोग किया जाता है, और द्विघात समारोह के लिए है कि छोटे से 11 में प्रयोग किया जाता है ।
4)
5)
यही है, सैद्धांतिक मॉडल की स्थापना में सार्थक है कि अपनाना तोड़ने घटना की भविष्यवाणी डिजाइन शर्तों से Chisholm गुणांक बी प्राप्त करने से संभव है । इसलिए, एक सिमुलेशन कार्यक्रम के विकास जो सैद्धांतिक मॉडल शामिल घटना का विश्लेषण और अपनाना ब्रेकर डिजाइनिंग के लिए उपयोगी होगा ।
सिमुलेशन और प्रयोगात्मक परिणामों की तुलना ग्राफ चित्रा 5में दिखाया गया है । ग्राफ पर विचार, सिमुलेशन कार्यक्रम वास्तविक पैमाने पर प्रयोग से प्राप्त परिणामों की भविष्यवाणी कर सकता है । न केवल गोली मार ऊंचाई परिणाम है, लेकिन यह भी प्रवाह डेटा सिमुलेशन कार्यक्रम दिखाने के उन के लिए इसी तरह के पैटर्न से प्राप्त प्रयोग किया । चित्रा 6 में 12 और 16 में LOCA आकार के लिए लिया गया समय बनाम प्रवाह दर ग्राफ है । हालांकि, प्रयोग और अनुकरण के बीच शुरुआत में कुछ मतभेद हैं । वास्तव में, आरंभिक चरण में प्रायोगिक प्रवाह दर मूल्यांकन विज़ुअलाइज़ेशन वीडियो पर आधारित था और प्रयोग की प्रवाह दर डेटा 5 एस के लिए कम जल स्तर की गणना करके प्राप्त किया गया था. इस विधि एक वैकल्पिक तरीका था क्योंकि अल्ट्रासोनिक flowmeter प्रवाह की दर सही ढंग से प्रवाह से पहले पूरी तरह से विकसित उपाय नहीं कर सका । प्रयोग और सिमुलेशन परिणामों के बीच अंतर इस बिंदु के कारण प्रतीत होता है । शुरुआत चरण के लिए छोड़कर, नकली प्रवाह दर प्रयोगात्मक मूल्यों के समान था और कार्यक्रम LOCA आकार के अनुसार प्रवृत्ति की भविष्यवाणी की सही ।
चित्र 3. प्रायोगिक परिणाम । चर मापा जल स्तर शामिल, ऊंचाई, दबाव, और प्रवाह की दर को गोली मार । परिणामों के अलावा, दबाव और प्रवाह दर डेटा प्रस्तुत कर रहे हैं । दबाव के परिवर्तन को देखते हुए, घटना मुख्यतः तीन वर्गों में विभाजित है; शीतलक, अपनाना तोड़कर, और स्थिर राज्य के नुकसान । दबावई, जो शांत अनुभाग के नुकसान में थोड़ा परिवर्तन बदलता है, अपनाना तोड़ धारा में तेजी से बढ़ जाती है । इसके अलावा, स्थिर राज्य के दौरान दबाव नहीं बदलता है । साथ ही यह भी देखा जा सकता है कि अपना दम तोड़ने के कारण प्रवाह की दर धीरे-धीरे कम होती जाती है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 4. सिमुलेशन कार्यक्रम के एल्गोरिथ्म । एल्गोरिथ्म सैद्धांतिक मॉडल9लागू करने के लिए विकसित की है । वास्तविक घटना को प्रतिबिंबित करने के लिए, एल्गोरिथ्म की मुख्य गणना प्रक्रिया तीन चरणों में शामिल है । यदि डिज़ाइन शर्तों को प्रतिबिंबित करने वाले इनपुट पैरामीटर्स दिए गए हैं, तो प्रत्येक चरण को दिए गए मापदंड के लिए स्वचालित रूप से परिकलित किया जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 5. वैधता का अनुमान । सिमुलेशन परिणामों की सटीकता का मूल्यांकन करने के लिए, ऊंचाई को गोली मार प्रयोग के परिणामों के साथ तुलना में है । अनुकरण करने के लिए यथोचित प्रयोगों मैच पाया गया । दूसरे शब्दों में, सिमुलेशन कार्यक्रम अपनाना दम तोड़ने के विश्लेषण के लिए एक अच्छा प्रदर्शन किया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 6. प्रवाह दर ग्राफ । अनुकरणीय (Sim) प्रवाह दर प्रायोगिक (Exp) मानों के समान थी । क्योंकि सिमुलेशन अपेक्षाकृत सही प्रवाह दर मात्रा की गणना सकता है, नकली शूटिंग ऊंचाई और जल स्तर मूल्यों प्रयोगात्मक मूल्यों के समान हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
वीडियो 1. सफल खाना तोड़ने (LOCA) । यह वीडियो अपनाना ब्रेकर के साथ एक प्रयोग है । जब तितली वाल्व LOCA स्थिति में खोला है, शीतलक बाहर लीक । हालांकि, शीतलक रिसाव धीरे-धीरे कम हो गया है और अपने आप को अपनाना ब्रेकर के कारण बंद कर दिया । दूसरे शब्दों में, इस वीडियो से पता चलता है कि अपनाना ब्रेकर शीतलक के रिसाव को रोका जा सकता है । इस वीडियो को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें । (डाउनलोड करने के लिए राइट-क्लिक करें.)
वीडियो 2. अपनाना ब्रेकर (XN) की अनुपस्थिति । एक अपनाना ब्रेकर के अभाव में, शीतलक बाहर प्रवाह जारी है, और अंत में ऊपरी टैंक के जल स्तर शूंय हो जाता है । इस वीडियो को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें । (डाउनलोड करने के लिए राइट-क्लिक करें.)
वीडियो 3. लाइन प्रकार अपना ब्रेकर (LN). अपनाना ब्रेकर प्रभावी रूप से शीतलक के नुकसान को रोकता है । इस वीडियो को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें । (डाउनलोड करने के लिए राइट-क्लिक करें.)
वीडियो 4. होल प्रकार अपनाना ब्रेकर (हेमवती) । अपनाना ब्रेकर प्रभावी रूप से शीतलक के नुकसान को रोकता है । इस वीडियो को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें । (डाउनलोड करने के लिए राइट-क्लिक करें.)
पूरक वीडियो 1. सिमुलेशन कार्यक्रम चल रहा है । सिमुलेशन कार्यक्रम के प्रारंभिक स्क्रीन 4 बटन के होते है (शो पैरामीटर, भागो, मैनुअल, और बाहर निकलें) । जब उपयोगकर्ता ' पैरामीटर्स दिखाएँ ' बटन क्लिक करता है, तो एक नया आदेश विंडो खुलती है और इसमें पैरामीटर्स की सूची भी शामिल होती है. उपयोगकर्ता को संशोधित करने और चर के संख्यात्मक मान की पुष्टि करने में सक्षम है । ' भागो ' बटन शामिल फार्मूले में इनपुट मापदंडों प्रतिस्थापन द्वारा गणना करता है । ' मैनुअल ' उपयोग और कार्यक्रम संस्करण को सूचित करने के लिए बटन है, और ' बाहर निकलें ' कार्यक्रम को बंद करने के लिए एक बटन है । परिणाम ' दिखाएँ परिणाम ' विंडो में दिखाए जाते हैं । इस वीडियो को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें । (डाउनलोड करने के लिए राइट-क्लिक करें.)
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Discussion
एक अपनाना ब्रेकर एक निष्क्रिय संचालित सुरक्षा डिवाइस जब एक पाइप टूटना दुर्घटना होती है शीतलक के नुकसान को रोकने के लिए इस्तेमाल किया है । हालांकि, यह समकालीन अनुसंधान रिएक्टरों पर लागू करने के लिए मुश्किल है क्योंकि वहां वास्तविक पैमाने पर अनुसंधान रिएक्टरों के लिए कोई प्रयोग नहीं है । इस कारण से, वास्तविक पैमाने पर प्रयोग POSTECH और काेरी द्वारा आयोजित किया गया था । प्रयोग का उद्देश्य यह पुष्टि करना था कि अपनाना तोड़ना वास्तविक पैमाने पर आकार में संभव है, और अपना दम तोड़ने वाले कारकों की पहचान करने के लिए । प्रयोगात्मक परिणामों से पता चलता है कि LOCA आकार और SBL आकार मुख्य चर को प्रभावित कर रहे थे ।
अपनाना तोड़ने की गणना जरूरत से ज्यादा जटिल है क्योंकि वहां कई मापदंडों पर विचार करने की आवश्यकता है । पिछला अध्ययन अपनाना तोड़ने के लिए एक संतोषजनक सैद्धांतिक मॉडल प्रस्तुत नहीं किया है । इस कारण से, एक सैद्धांतिक मॉडल है जो वास्तविक अपनाना तोड़ने घटना का विश्लेषण कर सकता है वास्तविक पैमाने पर अपनाना ब्रेकर प्रयोग परिणामों से स्थापित किया गया था । सैद्धांतिक मॉडल द्रव यांत्रिकी और दो चरण के प्रवाह के लिए Chisholm मॉडल पर आधारित था । Bernoulli के समीकरणों से, प्रवाह के वेग को प्राप्त किया जा सकता है । इसके अलावा, अंय महत्वपूर्ण चर, जैसे volumetric प्रवाह दर, जल स्तर, और ऊंचाई को गोली मार, सैद्धांतिक दो चरण के प्रवाह पर विचार कर मॉडल से गणना की जा सकती है ।
अगले, एक सिमुलेशन कार्यक्रम सैद्धांतिक मॉडल के आधार पर विकसित किया गया था । जब सिमुलेशन परिणाम प्रयोगात्मक परिणामों के साथ तुलना में थे, यह दिखाया गया है कि सैद्धांतिक मॉडल असली अपनाना तोड़ने घटना का विश्लेषण कर सकता है । सिमुलेशन परिणाम पाइप टूटना दुर्घटना के खिलाफ अनुसंधान रिएक्टर की सुरक्षा को पहचानने के लिए एक आधार के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और कार्यक्रम अपनाना ब्रेकर के डिजाइन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
हालांकि, नए विकसित सैद्धांतिक मॉडल और सिमुलेशन कार्यक्रम केवल मुख्य पाइप आकार में एक 16 के साथ वास्तविक पैमाने पर प्रयोग से विकसित किया गया । विभिंन तराजू पर सिमुलेशन कार्यक्रम की प्रयोज्यता को सत्यापित करने के लिए, हम पिछले वास्तविक पैमाने पर प्रायोगिक सुविधा miniaturizing द्वारा छोटे पैमाने पर अपनाना ब्रेकर परीक्षणों के लिए एक नया प्रायोगिक सुविधा तैयार कर रहे हैं । मौजूदा प्रयोग की सीमा सहित सी फैक्टर और Chisholm गुणांक बी की एक विस्तृत श्रृंखला पर विचार किया जाएगा ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
यह काम कोरिया सरकार (MSIP: विज्ञान मंत्रालय, आईसीटी और भविष्य की योजना) द्वारा वित्त पोषित नेशनल रिसर्च फाउंडेशन (एनआरएफ) ने समर्थन किया था (सं. एनआरएफ-2016M2B2A9911771) ।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Absolute pressure transducer | Sensor Technics | CTE9000 | 0.05% full-scale error |
| Differential pressure transducer | Setra | C230 | 0.25% full-scale error |
| Ultrasonic flow meter | Tokyo Keiki | UFP-20 | Resolution 0.01m^3/h |
| Visual Studio 2012 | Microsoft | Windows 8 | Microsoft Foundation Class |
| E.R.W. steel pipe | Hyundai Hysco | KS D 3507(SPP) | 400A(out dia.) x 7.9mm(thickness) |
References
- McDonald, J., Marten, W. A Siphon Break as a Blocking Valve. , (1958).
- Neill, D. T., Stephens, A. G. Siphon Breaker Design Requirements 12. Experimental and Analytical Study. , Available from: https://www.osti.gov/scitech/biblio/6623426 (1993).
- Sakurai, F. JAERI-Research 99-016. Study for Improvements of Performance of the Test and Research Reactors. , (1999).
- Kang, S. H., et al. Final Report of Experimental Studies on Siphon Breaker. , Korea Atomic Energy Research Institute. (2011).
- Kang, S. H., et al. Experimental Study of Siphon breaker. , Korea Atomic Energy Research Institute. (2013).
- Kang, S. H. Siphon Breaker Design on Research Reactor with Real-Scale Experiment. , Pohang University of Science and Technology. (2015).
- Fossa, M., Guglielmini, G. Pressure Drop and Void Fraction Profiles during Horizontal Flow through Thin and Thick Orifices. Exp. Thermal Fluid Sci. 26, 513-523 (2002).
- Lee, K. Y., Kim, W. S. Development of siphon breaker simulation program for investing loss of coolant accident of a research reactor. Ann. Nucl. Energy. 101, 49-57 (2017).
- Lee, K. Y., Kim, W. S. Theoretical Study on Loss of Coolant Accident of a Research Reactor. Nucl. Eng. Des. 309, 151-160 (2016).
- Lee, K. Y., Seo, K. W., Chi, D. Y., Yoon, J. H., Kang, S. H., Kim, M. H. Experimental and analytical studies on the siphon breakers in research reactor. European Research Reactor Conference. , Prague, Czech Republic. 18-22 (2012).
