Thermal stratification and mixing induced by steam injection into a pressure suppression pool
Tid: Må 2025-03-10 kl 13.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26, 114 28
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/66779613563
Språk: Engelska
Respondent: Phd candidate Xicheng Wang , Kärnvetenskap och kärnteknik
Opponent: Marco Pellegrini,
Handledare: Pavel Kudinov, Kärnvetenskap och kärnteknik; Docent Dmitry Grishchenko, Kärnvetenskap och kärnteknik
QC 2025-02-18
Abstract
Kokvattenreaktorer (BWR) använder tryckavlastningsbassängen (PSP) för att förhindra övertryck i inneslutningen. Ånga som frigörs från det primära kylsystemet injiceras i bassängen och kondenseras snabbt vid direkt kontakt med underkylt vatten. Ånginjektion kan dock leda till utveckling av termisk skiktning i bassängen. Den ökade yttemperaturen hos en skiktad bassäng ökar även trycket i inneslutningen jämfört med en blandad bassäng. Denna process kan bli av betydelse för säkerheten, något som observerades vid olyckan i Fukushima Daichi.
Det primära målet med PSP-säkerhetsanalys är att verifiera att bassängens temperatur förblir inom acceptabla gränser. Toppmoderna metoder bygger på antaganden om vilken del av bassängen som fungerar som en värmesänka, dvs. termoklinens höjd. Det finns ett behov av mer mekanistiska tillvägagångssätt som på ett tillfredsställande sätt kan lösa samspelet mellan olika fenomen, säkerhetssystem och operativa procedurer, för att klargöra graden av konservatism i nuvarande säkerhetsanalyser. För detta ändamål har en beräkningsmässigt effektiv metod, känd som modellerna för Effektiv Värmekälla (EHS) och Effektiv Rörelsemängdskälla (EMS), föreslagits. Modellerna används för att simulera ånginjektionens integrerade effekt på bassängen i stor skala utan att explicit modellera dynamiken i gränssnittet mellan ånga och vatten.
Denna avhandling syftar till att ta ett betydande steg i utvecklingen och valideringen av EHS/EMS-modellernas prediktiva förmåga för bedömning av PSP-prestanda vid ånginjektion genom spridare. För att uppnå detta mål har en synergetisk ram utvecklats som integrerar både experimentella och numeriska kampanjer.
Konceptuell design och förhållanden för en serie av integrerade effektförsök (IET) av ånginjektion genom en spridare i en stor bassäng vid PANDA-anläggningen har föreslagits. En uppsättning separata effektförsök (SET) av ånginjektion i SEF-POOL-anläggningen föreslås för att utveckla nya korrelationer för EMS. En bubbelbaserad partikelspårnings velocimetri (Bub-PTV)-teknik har utvecklats och implementerats i SEF-POOL för att mäta strömningshastighetsprofiler som induceras av ånginjektion.
Riktlinjer för modellering för CFD-simuleringar med hjälp av EHS/EMS-modeller har utvecklats för att förutsäga bassängens termiska beteende. En turbulenskälla föreslås för att representera inverkan av ångkondensation. Modellernas giltighet och tillämpbarhet bedöms genom att jämföra dem med de mätningar som erhållits i IET. Dessutom föreslås en skalningsbaserad metod för att förutsäga termoklinens erosionshastighet.
Modelleringsmetoderna som utvecklats används för att analysera PSP-prestandan för en nordisk BWR under olika realistiska scenarier. Möjligheten till termisk skiktning och effekterna av aktivering av olika system på bassängens beteende undersöks.