Studie av Hevert Breaker eksperiment og simulering for forskning reaktoren

Summary

Hevert bryte fenomenet ble undersøkt eksperimentelt og en teoretisk modell ble foreslått. En simuleringsprogram basert på den teoretiske modellen ble utviklet og resultatene av simulering programmet ble sammenlignet med eksperimentelle resultater. Det ble konkludert med at resultatene av simulering programmet tilordnet de eksperimentelle resultatene også.

Abstract

Vilkår design av forskning reaktoren kan Hevert fenomenet av rør brudd føre kontinuerlig utover vannstrømmen. For å forhindre denne utløp, kreves det en kontroll enhet. En Hevert breaker er en sikkerhetsanordning som kan brukes til å styre tap av kjølevann effektivt.

Analysere egenskapene til Hevert bryte, ble en ekte skala eksperimentet gjennomført. Fra resultatene av eksperimentet, ble det funnet at det er flere design faktorer som påvirker Hevert bryte fenomen. Derfor er det behov for å utvikle en teoretisk modell kan forutsi og analysere Hevert bryte fenomen under ulike design forhold. Bruker eksperimentelle data, var det mulig å formulere en teoretisk modell som nøyaktig spår fremdriften og resultatet av Hevert bryte fenomen. Den etablerte teoretiske modellen er basert på væske mekanikk og inkorporerer Chisholm modellen å analysere tofaset flyt. Fra Bernoulli ligningen, hastighet, antall, kan undershooting høyde, vannstanden, press, friksjonskoeffisienten og forhold knyttet til tofaset flyt fremstilt eller beregnet. Videre for å bruke modellen i denne studien, ble en Hevert breaker analyse og design programmet utviklet. Simulering programmet opererer på grunnlag av teoretisk modell og returnerer resultatet som en graf. Brukeren kan bekrefte at Hevert bryte ved å sjekke formen på grafen. Videre, det er mulig å lagre hele simulering resultatet og den kan brukes som en ressurs for å analysere den virkelige Hevert bryte system.

I konklusjonen, kan brukeren bekrefte statusen for den Hevert bryte og design Hevert breaker systemet benytter programmet utviklet i denne studien.

Introduction

Antall reaktorer med plate type drivstoff, for eksempel Jordan forskning og opplæring reaktor (JRTR) og KiJang forskning reaktor (KJRR), har økt nylig. For å koble plate type drivstoff, krever forskning reaktoren en kjerne nedadgående flyt. Siden forskningsreaktorer krever netto positiv sugehodet på primære kjølesystemet, kan potensielt noen avkjøling systemkomponentene installeres under reaktoren. Men hvis pipe brudd oppstår i primære kjølesystemet under reaktoren, forårsaker Hevert effekten kontinuerlig drenering av kjølevæske som kan føre til eksponering av reaktoren luften. Dette betyr at restvarmen ikke kan fjernes, som kan føre til en alvorlig ulykke. Derfor, i tilfelle tap av kjølevæske ulykke (LOCA), en sikkerhetsanordning som kan hindre en alvorlig ulykke er nødvendig. En Hevert breaker er slik en sikkerhetsanordning. Det kan effektivt hindre vann drenering ved hjelp av en inrush av luft. Hele systemet kalles Hevert bryte system.

Flere studier for forbedring av forskning reaktoren sikkerhet er utført. McDonald og Marten¹ utført et eksperiment for å bekrefte resultatene av en siphon bryte ventil som et aktivt opererer breaker. Neill og Stephens² utført et eksperiment med en Hevert breaker som passivt styres enhet i et lite rør. Sakurai³ foreslått en analytiske modellen analysere Hevert bryte der en helt egen luft-vann flyt modell ble brukt.

Hevert bryte er ekstremt komplisert fordi det er mange parametere som må vurderes. Videre, fordi eksperimenter for ekte skala forskningsreaktorer ikke utført, er det vanskelig å bruke tidligere studier på moderne forskningsreaktorer. Tidligere studier har derfor ikke presentert en tilfredsstillende teoretisk modell for Hevert bryte. Derfor ble en ekte skala eksperimentet gjennomført for å etablere en teoretisk modell.

For å undersøke effekten av Hevert breaker på forskning reaktoren, ble real skala bekreftelse eksperimenter utført av Pohang universitet for vitenskap og teknologi (POSTECH) og Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI)^{4,5 ,6}. Figur 1 er faktisk anlegget for Hevert breaker eksperimentet. Figur 2 viser en skjematisk diagram av anlegget, og det inkluderer anlegget merket.

Figur 1. Anlegg for Hevert bryte demonstrasjons eksperiment. Hovedprosjekt pipe størrelsen er 16 i en akryl vindu er installert for observasjon. Munnstykket er en enhet som er forberedt på å beskrive trykkfall. Derfor er det en orifice montering del nederst i øvre tanken. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2. Skjematisk diagram av eksperimentelle. Plasseringen av målepunktene presenteres. Tallene angir disse aktuelle steder; punkt 0 betyr inngangen til Hevert breaker, punkt 1 betyr vannstanden, punkt 2 innebærer den tilkoblede delen av Hevert breaker og viktigste røret og punkt 3 betyr LOCA plasser. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Hevert breaker eksperimentelle anlegget består av en øvre tank, en lavere tank, et rørsystem og en retur pumpe. Kapasiteten til øvre tanken er 57,6 m³. Det nederste området og dybden er 14.4 m² (4 m x 3,6 m) og 4 m, henholdsvis. Lavere tank og LOCA posisjon er plassert 8.3 m under øvre tanken. Kapasiteten til lavere tanken er 70 m³. Lavere tanken brukes til å lagre vannet under eksperimentet. Lavere tanken er tilkoplet tilbake pumpen. Vannet i lavere tanken blir pumpet i øvre tanken. Hovedprosjekt pipe er rørsystemet 16 i. Slutten av Hevert Breaker linje (SBL) er ligger 11,6 meter høyt over lavere røret ruptur punkt. I tillegg installert akryl windows på røret for visualisering, som vist i figur 1.

Flere enheter ble installert for å måle de fysiske signalene. To absolutt trykk transdusere (leiligheter) og tre differansetrykket transdusere (DPTer) ble brukt. For å måle vann gjennomstrømning, brukte en ultralyd gjennomstrømningsmåler. Et data oppkjøpet system ble brukt til å få alle måledata på 250 ms tidsintervaller. I tillegg til utstyr for måling, kameraer ble installert for observasjon og en linjal var festet på indre veggen av øvre tanken å sjekke vann-nivået.

Ulike LOCA og Hevert breaker (SB), Hevert breaker typer (linje/hull) og tilstedeværelsen av orifice om reaktoren drivstoff og rør ruptur punktet ble vurdert i eksperimentet. For å bekrefte effekten av LOCA og SBL, ulike størrelser av LOCA og SBL ble brukt. LOCA størrelsene varierte fra 6 til 16 i og SBL filstørrelser varierte fra 2 i til 6 i. I eksperimentet, linje og hull typen Hevert breakers ble brukt, men følgende innhold av denne studien vurderer bare den SBL-typen som brukes i JRTR og KJRR. Som et eksempel på eksperimentelle resultater er Figur 3 en graf som inneholder datatypen press og vann flow rate. Eksperimentet ble gjennomført på 4 oktober 2013 og eksperimentelle data prøven er LN23 (linjetypen SB, ingen orifice, 12 i LOCA, 2.5 i SBL).

Fra Eksperimentsdata, ble teoretisk modell som kan forutsi Hevert bryte fenomenet etablert. Den teoretiske modellen begynner med Bernoulli ligningen. Hastigheten av væske hentes fra Bernoulli ligningen og volumetriske infusjonshastigheten kan oppnås ved å multiplisere hastigheten av væske av rør området. I tillegg kan vannstanden oppnås ved hjelp av volumetriske flow rate. Det grunnleggende konseptet av den teoretiske modellen er som ovenfor. Men siden Hevert bryte fenomenet er en to-fase strøm, er det flere punkter vurderes. For å vurdere en tofaset flyt analyse modell, ble en nøyaktighet bekreftelse test utført. Siden Chisholm modellen var mer nøyaktig enn en homogen modell, brukes Chisholm modellen til å analysere fenomenet. Ifølge Chisholm-modellen er tofaset multiplikator formelen uttrykt som Formel 1-⁷. I denne likningen, ф representerer tofaset multiplikatoren, ρ representerer tetthet og X representerer kvalitet.

(1)

p class = "jove_content" > i Chisholm modell, en koeffisient B som varierer med masse flow var inkludert. Til slutt, avledning av en korrelasjon formel mellom Chisholm koeffisienten B og reaktoren design forhold er et viktig punkt av den teoretiske modellen. Med andre ord, var en annen formålet med forsøket å få data for å opprette relasjonen mellom design betingelsene og Chisholm koeffisienten B. Fra testresultatene, ble en korrelasjon formel mellom design forhold og Chisholm koeffisienten B etablert. Den resulterende teoretiske modellen ble utviklet for å forutsi Hevert bryte fenomenet godt.

Videre utviklet en simulering programmet med et grafisk brukergrensesnitt (GUI). Ved overgangen for absolutt trykk dataene i Figur 3, fenomenet kan deles inn i tre stadier: tap av kjølevæske (enfase strøm), Hevert bryte (tofaset flow) og Steady state. Derfor inkluderer viktigste beregningsprosessen av algoritmen en tretrinns prosess tilsvarer tre stadier av ekte fenomenet. Inkludert beregningsprosessen, hele algoritmen å beskrive simulering prosessen er vist i Figur 4-⁸.

Bruke programvaren (se supplerende Video 1) for å starte simuleringen, brukeren angir inndataparameterne tilsvarer design betingelsene og inndataparameterne lagres som faste verdier. Hvis brukeren fortsetter med simuleringen etter inn i parametrene, utfører programmet første trinn beregningen. Det første trinnet er enfase beregning, som er beregningen for tap av kjølevann på grunn av Hevert effekten etter rør bruddet. Variablene blir automatisk beregnet av den teoretiske modellen (som Bernoulli ligningen, masse flow bevaring, etc.), og beregningen fortsetter fra den parametere inndata. Resultatene av beregningen lagres sekvensielt i datamaskinminnet etter tidsenheten angitt av brukeren.

Hvis vannivået dråper under posisjon 0, betyr det at enfase strømmen ender, fordi luften begynner å forhaste seg SBL for øyeblikket. Derfor, det første skrittet for enkelt strøm fortsetter inntil vannet når posisjon 0. Når vannet er i posisjon 0, betyr dette at undershooting er null. Undershooting høyde er høyden forskjellen av SBL og øvre tank vannstanden etter Hevert bryte. Med andre ord, angir undershooting høyde hvor mye vannstanden sunket under Hevert bryte. Derfor er undershooting en viktig parameter, fordi det ville tillate direkte fastsettelse av antall kjølevæske tap. Programmet bestemmer derfor slutten av første trinn beregningen i henhold undershooting høyden.

Hvis undershooting er større enn null, utfører programmet en andre trinn beregning som kan simulere tofaset flyt. Fordi både vann og luft flyt finnes i Hevert bryte Stadium, må de fysiske egenskapene til begge væsker vurderes. Derfor regnes verdiene for tofaset multiplikator, kvalitet og ugyldig brøk i denne beregningen trinn. Spesielt, brukes den ugyldige brøkverdi slutter kriterium for andre trinn beregningen. Ugyldig brøken kan uttrykkes som forholdet mellom luft summen av luft og vann strømmer. Andre trinn beregningen fortsetter til den ugyldige brøkverdi (α) er over 0,9. Når α er over 0,9, fortsetter tredje trinn beregningen som beskriver steady state. Teoretisk sett, den siste kriteriet for Hevert bryte er α = 1 siden bare luft finnes i røret nå. I dette programmet, er imidlertid slutten kriteriene for Hevert bryte α = 0,9 for å unngå eventuelle feil i beregningsprosessen. Derfor en delvis tap av resultater er uunngåelig, men denne feilen kan være ubetydelig.

Steady state beregningen blir utført i løpet av tiden angitt av brukeren. Fordi det finnes ikke flere endringer, er steady state karakterisert ved at beregningen resultere verdiene er alltid konstant. Hvis Hevert bryte er vellykket, blir det endelige nivået av vann i øvre tanken på en bestemt verdi, ikke null. Men hvis Hevert bryte ikke utføres lykkes, kjølevæske vil nesten tapt og endelig nivå av vannet nærmer seg null. Derfor hvis vannivået-verdi lik null i steady state, indikerer det at gitt design forholdene ikke er tilstrekkelig å fullføre Hevert bryte.

Etter beregningen, kan brukeren bekrefte resultatene på ulike måter. Resultatene viser statusen til Hevert bryte, Hevert bryte utvikling og singularitet. Simulering programmet kan forutsi og analysere fenomenet realistisk og bistå i utformingen av Hevert breaker systemet. I dette presenteres papir, eksperimentet protokollen, resultatene av eksperimentet, og anvendelse av simulering programmet.

Protocol

1. eksperimentelle prosedyren ^{4 , 5 , 6}

1. forberedelse trinn
   1. Sjekk Eksperimentsenter. Basert på testen matrix, nøye sjekke test matrise teste forholdene, for eksempel LOCA størrelse SBL størrelse, Hevert breaker typer og tilstedeværelsen av orifice, før eksperimentet. Også test for å bekrefte at instrumentations og komponenter av anlegget fungere uten data støy eller funksjonsfeil.
   2. Fyll på øvre med vann ved hjelp av den tilbake pumpen installert inne lavere tanken.
   3. Fjern gjenværende luften inne SBL. Bruk en vakuumpumpe og buffer kammer for å fjerne gjenværende luften fra SBL.
   4. Sjekk første vannstanden i upper tanken. Bruke linjalen knyttet til tanken.
2. Test trinn
   1. Åpne ventilen på slutten av rørsystemet.
   2. Bruker oppkjøpet datasystemet i kontrollrommet, sjekk målt dataene, som vann, flyt og press endringer, Hevert bryte fenomen. Hvis det ikke er utløp av kjølevæske, ender det første eksperimentet. Endelig posten innhentet eksperimentelle resultater med de angitte testforhold.
3. Endre testvariabler (SBL størrelse, LOCA størrelse, orifice tilstedeværelse og LOCA posisjon) som følger.
   1. Endre SBL størrelse suksessivt til 2, 2.5, 3, 4, 5 og 6 i; gitt SBL er koblet til viktigste røret ved en flens felles sted 2 i figur 2.
      Merk: Eksperimentell variablene, som SBL størrelse, LOCA størrelse og tilstedeværelsen av orifice, endres med flens felles med bolter og muttere. Derfor disse prosessene utføres manuelt.
   2. Gjenta 1.1.1 - 1.2.2 til alle SBL størrelser eksperimenter er ferdig.
   3. Med LOCA i posisjon 1, endre LOCA størrelsen suksessivt til 6, 8, 10, 12, 14 og 16 inches, den gitte reducer er koblet til viktigste røret ved en flens felles ved posisjon 3 i figur 2.
   4. Gjenta 1.1.1 - 1.3.2 til alle LOCA størrelser eksperimenter er ferdig.
   5. Installere orifice (eller fjern munnstykket) koblet til viktigste røret ved en flens felles nederst i øvre tanken.
      Merk: Eksperimenter av forrige trinn er utført med fravær (eller tilstedeværelse) av munnstykket. Derfor bør munnstykket være installert (eller fjernet) for neste eksperimentet.
      1. For å gjøre dette arbeidet, kontroller at det er ingen vann inne i øvre tanken.
   6. Gjenta 1.1.1 - 1.3.4. Gjenta forrige trinn for å bekrefte effekten av SBL og LOCA størrelse under det tilstedeværelse eller fravær orifice,.
   7. Endre LOCA posisjon 2 eksperimenter av forrige trinn er utført med LOCA posisjon 1. Endre LOCA for neste eksperimentet.
      Merk: I eksperimentell stilling, to LOCA posisjoner er konstruert. Hver LOCA røret med en sommerfugl Avstengningsventil er koblet til en viktigste rørsystemet.
      1. For å endre LOCA, lukke butterfly Avstengningsventil LOCA plassering 1 og åpne ventilen på LOCA posisjon 2.
   8. Gjenta 1.1.1 - 1.3.6.

2. Kjører simulering programmet

1. Klikk på ikonet for programmet å effektuere Hevert Breaker simulering programmet.
   Merk: Prosedyren er demonstrert i supplerende Video 1. Som vist, består det første skjermbildet i simulering programmet av 4 knapper (Vis parameteren, løpe, manuell og Exit). Når brukeren klikker den ' Vis parametere ' knapp, en ny kommandere vindu åpner og det inkluderer parameterene. Brukeren er kjøpedyktig endre og bekrefte de numeriske verdiene av variablene. Den ' kjøre ' knappen utfører beregningene ved å erstatte inndataparametere til inkludert formler. Den ' manuell ' knappen er hvordan den bruk og program versjonen, og ' Exit ' knappen lukker programmet. Resultatene vises i den ' Vis resultater ' windows.
2. Klikk på " parameteren Vis " knappen.
3. Endre inndataene forholdene gitt simulering.
4. Klikk på " kjøre " knappen.
5. Sjekke vannivået graf figuren i den ' Vis resultater ' vindu. Programmet organiserer resultatverdiene med tid og tomter diagrammet automatisk.
   1. i form av diagrammet, visuelt bekrefte at Hevert bryte, hvis vannivået eller undershooting høyde har samme verdi konsekvent til slutten, Hevert bryte er mulig under gitte forhold. Se Figur 3.
6. Sjekke andre utganger i den ' Vis resultater ' vindu. Merk at det er åtte alternativer (vann, undershooting høyde, press, vann hastighet, lufthastighet, tofaset blanding hastighet, antall og friksjon) å sjekke resultatet. Velg diagrammet bruke avmerkingsboksen.
   Merk: Det er lett å forstå Hevert bryte fenomenet raskt fordi endring av hver verdi med tiden kan ses gjennom diagrammet.
7. Bekrefter den bestemte verdien til utgang avhengig ved å klikke på " Beregn i bestemt tid " knappen. Angi ønsket og sjekke resultatene i henhold til den fastsatte tid.
8. Lagre alle simulering resultatet data ved å klikke på " lagre dataene " knappen.
   Merk: Resultatene lagres i form av tekstfilen, og simulerte forhold lagres sammen.

Representative Results

Hele prosessen med Hevert bryte består av tre faser. Den første fasen er utstrømming av kjølevæske på grunn av Hevert effekten. Den andre fasen er prosessen med å starte tilførsel av luft gjennom SBL blokkere tap av kjølevæske, kalt Hevert bryte. Hevert bryte fenomenet kan sees som en kraftig økning av absolutt trykk i Figur 3. Etter absolutt trykket øker raskt, er det gradvis redusert på grunn av vannstanden nedgangen. I slutten av Hevert bryte, siden noen rester vannet renner tilbake til øvre tanken, øker absolutt trykket igjen. Hvis Hevert bryte er fullført, er det ingen ytterligere lekkasje av kjølevæske og denne tilstanden kalles "stabil tilstand". Fordi det finnes ikke flere statusendring, holdes absolutt presset også konstant. Infusjonshastigheten, som ble opprettholdt til en høy verdi under den første fasen, reduseres etter hvert som Hevert bryte starter. Når Hevert bryte er er fullført, kjølevæske lekkasje gradvis redusert og stoppet som vist i videoen 1. Differansetrykket i Figur 3 viste en tendens til å øke jevnt etter starten av Hevert bryte.

Hvis røret brudd oppstår i fravær av Hevert breaker, vil alle kjølevæske lekke grunn av hevert effekt. Eksperimentet som beskriver fraværet av Hevert breaker vises i Video 2 (XN, fravær av Hevert breaker). På den annen side, viser Video 3 (LN, linjen type Hevert breaker) og Video 4 (HN, hull type Hevert breaker) at Hevert breaker effektivt hindrer tap av kjølevæske. I begge tilfeller er det bekreftet at kjølevæske ikke lekke under et visst nivå i vann. Følgelig viste eksperimenter at Hevert breaker kan være en levedyktig enheten for å hindre tap av kjølevæske.

Videre fra experimental resultatene var det mulig å definere forholdet mellom Chisholm koeffisient og design forhold. Først, for å gjenspeile de eksperimentelle forholdene, ble prosessen med finjustering av press tap koeffisient utført. Etter justering press tap koeffisient, ble Chisholm koeffisienten B utledet av en prøving og feiling metoden. Fordi massen flyt av luft og vann bør vurderes når verdien av Chisholm koeffisienten B, var et kriterium evaluere massen flyt kvantitativt nødvendig. Dette kriteriet ble utledet ved hjelp av en air flow rate faktor og masse vannstrømmen. Kriteriet, kalt C-faktor, brukes til å bestemme forholdet med Chisholm koeffisient B. Foreslåtte C faktor formelen er gitt av ligningen 2 og air flow rate faktor er gitt av formel 3^9,10. Følgende formler, ρ representerer tetthet og K₀₂ representerer press tap koeffisient mellom posisjon 0 og posisjon 2. Siden tetthet og tallet '2' i formel 3 er konstant, kan de bli eliminert. Derfor kalles forenklet typen air flow rate faktor F faktoren i ligningen 2. Masse vannstrømmen bør også vurderes; det øker som LOCA størrelsen øker, men området også øker samtidig. Derfor deles massen flyt med ulike LOCA størrelse på området for å få masse flyten per enhet. Her, beregnes masse flow verdien like før luft inn i røret.

(2)

(3)

For å finne forholdet mellom Chisholm koeffisienten B og C faktor, ble regresjonsanalyse brukt. Som et resultat, to type av korrelasjon formler (eksponentiell og kvadratisk funksjon) kan utledes og R² verdiene var 0.93 (eksponentiell funksjon) og 0,97 (kvadratisk funksjon). Hver funksjon gis som ligningen 4 og ligningen 5⁹. Ligningen 4 kunne forutsi godt for en relativt stor størrelse på steder, for eksempel 12 i og 16 i LOCA størrelser. På den annen side, var formelen 5 kjøpedyktig forutsi for relativt små størrelser LOCA, for eksempel 8 i og 10 i LOCA størrelser. Derfor den eksponentielle funksjonen brukes til å forutsi for en relativt stor størrelse på LOCA større enn 11 i, og kvadratiske funksjonen brukes for mindre enn 11 i.

(4)

(5)

Etableringen av den teoretiske modellen er meningsfylt i at prediksjon av Hevert bryte fenomenet er mulig ved avledet Chisholm koeffisienten B fra design betingelsene. Derfor ville utviklingen av en simuleringsprogram som inkluderer den teoretiske modellen være nyttig for å analysere fenomenet og utforme Hevert breaker.

Diagrammet sammenligner simulering og eksperimentelle resultater er vist i figur 5. Vurderer grafen, kunne simulering programmet forutsi resultatene fra real skala eksperimentet. Ikke bare undershooting høyde resultatene, men også den strømmen data fra simulering programmet vise mønstre ligner de eksperimentelt. Figur 6 er flyten hastighet grafen versus tiden LOCA størrelse 12 i og 16 i. Det er imidlertid noen forskjeller i begynnelsen mellom eksperiment og simulering. Faktisk eksperimentelle flow rate evalueringen i første fase var basert på visualisering video og flow rate dataene for eksperimentet ble oppnådd ved å beregne lavere vannstanden for 5 s. Denne metoden var en alternativ måte fordi den ultrasoniske flowmeter ikke kan måle infusjonshastigheten nøyaktig før flyten fullt utviklet. Forskjellen mellom eksperiment og simulering resultatene vises av dette punktet. Bortsett fra begynnelsen fasen, simulert flow rate var eksperimentelle verdiene og programmet spådd trenden ifølge LOCA størrelse nøyaktig.

Figur 3. Eksperimentelle resultater. Variabler målt inkluderer vannstanden, undershooting høyde, press og flyt. Blant resultatene presenteres press og flow rate-abonnement. Vurderer endring av trykket, fenomenet er i stor grad delt i tre; Tap av kjølevæske, Hevert bryte og Steady state. Pressure, som endrer litt endringer i tap av kjølevæske delen, øker raskt i Hevert bryte delen. Også endres trykket ikke under steady state. Også kan det sees at infusjonshastigheten gradvis synker på grunn av Hevert bryte. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4. Algoritmen for simulering programmet. Algoritmen er utviklet for å bruke den teoretiske modell⁹. For å gjenspeile reell fenomenet, besto viktigste beregningsprosessen av algoritmen av tre etapper. Hvis inndataparameterne som gjenspeiler design forholdene er gitt, beregnes hvert trinn automatisk for de gitte kriteriene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5. Estimering av gyldigheten. For å vurdere nøyaktigheten av simuleringen resultatene, sammenlignes undershooting høyde med eksperimentresultatet. Simulering fant tilsvarer rimelig eksperimenter. Med andre ord, har simulering programmet en god ytelse for analyse av Hevert bryte. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6. Flow rate diagrammet. Simulert (Sim) flow rate var lik de eksperimentelle (Exp) verdiene. Fordi simuleringen kan beregne relativt nøyaktig flow rate antallene, er simulert undershooting høyde og vannstanden verdiene lik for eksperimentell verdiene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Video 1. Vellykket Hevert bryte (LOCA). Denne videoen er et eksperiment med Hevert breaker. Når sommerfuglen ventilen åpnes LOCA der, lekker kjølevæsken ut. Kjølevæske lekkasje er imidlertid gradvis redusert og stoppet på grunn av Hevert breaker. Med andre ord, viser denne videoen at Hevert breaker kan forhindre lekkasje av kjølevæske. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)

Video 2. Fravær av Hevert breaker (XN). i fravær av en Hevert breaker, kjølevæske fortsetter å strømme ut, og til slutt vannstanden i upper tanken blir null. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)

Video 3. Linjen type Hevert breaker (LN). Hevert breaker hindrer effektivt tap av kjølevæske. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)

Video 4. Hull type Hevert breaker (HN). Hevert breaker hindrer effektivt tap av kjølevæske. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)

Ekstra Video 1. Kjører simulering programmet. Første skjermen av simulering programmet består av 4 knapper (Vis parameteren, løpe, manuell og Exit). Når brukeren klikker knappen "Vis parametere", en ny kommandere vindu åpner og det inkluderer parameterene. Brukeren er kjøpedyktig endre og bekrefte de numeriske verdiene av variablene. "Kjør" knappen utfører beregningene ved å erstatte inndataparametere til inkludert formler. 'Manuell' er knappen for å varsle den bruk og program versjonen "Avslutt" er en knapp for å lukke programmet. Resultatene vises i vinduene 'Vis resultater'. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)

Discussion

En Hevert breaker er en passivt-opererte sikkerhetsanordning som brukes til å hindre tap av kjølevæske når en pipe ruptur ulykke inntreffer. Det er imidlertid vanskelig å bruke moderne forskningsreaktorer fordi det er ingen eksperiment for ekte skala forskningsreaktorer. Derfor ble real skala eksperimentet gjennomført av POSTECH og KAERI. Formålet med forsøket var å påvise at Hevert bryte er mulig med ekte skala størrelse, og for å identifisere faktorer som påvirker Hevert bryte. Eksperimentelle resultater viser at LOCA størrelse og SBL størrelse var viktigste variabler påvirker undershooting.

Beregningen av Hevert bryte er kompleks fordi det er mange parametere som må vurderes. Tidligere studier har ikke presentert en tilfredsstillende teoretisk modell for Hevert bryte. Derfor ble en teoretisk modell som kunne analysere faktiske Hevert bryte fenomenet etablert fra real skala Hevert breaker eksperimentresultatet. Den teoretiske modellen var basert på væske mekanikk og Chisholm modellen for tofaset flyt. Hastigheten av flyt kan være avledet fra den Bernoulli ligninger. Videre kan andre betydelig variabler, som volumetriske flyten hastighet, vann og undershooting høyde, beregnes fra den teoretiske modellen vurderer tofaset flyt.

Deretter ble en simulering programmet utviklet basert på den teoretiske modellen. Når simuleringen resultatene ble sammenlignet med eksperimentelle resultatene, ble det vist at den teoretiske modellen kan analysere virkelige Hevert bryte fenomenet. Simuleringen resultatene kan brukes som grunnlag for å vurdere sikkerheten til forskning reaktoren mot rør ruptur ulykke, og programmet kan brukes for design av Hevert breaker.

Men ble den nyutviklede teoretisk modell og simulering programmet bare utviklet fra real skala eksperimentet med en 16 hovedprosjekt pipe størrelse. For å kontrollere anvendelsen av simulering programmet på ulike skalaer, forbereder vi nye Eksperimentsenter for småskala Hevert breaker tester av miniaturizing den forrige real skala Eksperimentsenter. En rekke C faktor og Chisholm koeffisienten B, inkludert en rekke eksisterende eksperimentet, vil bli vurdert.

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)