Qucosa – Hemholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
Not a member yet
801 research outputs found
Sort by
Modellierung der Kühlmittelvermischung in Druckwasserreaktoren
Get PDFZiel dieser Arbeit war die experimentelle und numerische Beschreibung der Kühlmittelvermischung in Druckwasserreaktoren (DWR). Die Kühlmittelvermischung ist für zwei Klassen von Störfällen relevant: Borverdünnungsstörfälle und Kaltwassertransienten. Ausgehend von den Vermischungsphänomenen, die für diese Szenarien bedeutsam sind, wurde die Versuchs-anlage ROCOM (Rossendorf Coolant Mixing Facility) konzipiert und aufgebaut. Die Untersuchung der Vermischung erfolgt anhand eines Tracers (verdünnte Salzlösung) und der Messung der Leitfähigkeit des Fluids. Die numerische Simulation der Kühlmittelvermischung wurde mit dem CFD-Code CFX-4 durchgeführt. Vergleichende CFD-Rechnungen für das Modell und die Geometrie des Originalreaktors vom Konvoi-Typ belegten, dass eine Skalierung im Maßstab 1:5 die Übertragbarkeit der Ergebnisse gewährleistet. An ROCOM wurden umfangreiche Geschwindigkeitsmessungen im Ringspalt des Reaktordruckbehälters (RDB) für verschiedene Schleifendurchsätze und bei Teilschleifenbetrieb durchgeführt und mit CFX-4 Rechnungen verglichen. Bei Vollschleifenbetrieb konnte im Modell eine Unabhängigkeit der Geschwindigkeitsprofile von der Reynoldszahl im Bereich des Nominaldurchsatzes nachgewiesen werden. Besonders aufschlussreich waren, in Übereinstimmung mit CFX-4 Rechnungen, die Messungen transienter Geschwindigkeitsfelder mittels Hochleistungs-LDA-Technik. Damit konnte die Phänomenologie der beschleunigten Strömung aufgeklärt werden, wobei zunächst das Fluid als Ganzes beschleunigt wird, sich später aber große Wirbel im Ringraum herausbilden. Die Experimente an der ROCOM-Anlage zur stationären Kühlmittel-zirkulation bei Betrieb aller Schleifen zeigen übereinstimmend mit CFX-4 Berechnungen eine Beschränkung der Verteilung des eingespeisten Tracers am Kerneintritt überwiegend auf den Quadranten der mit dem Tracer beaufschlagten Schleife. Bei der Simulation von transienten Strömungsvorgängen, wie z.B. dem Anlaufen der Kühlmittelzirkulation, ergibt sich dagegen im Experiment und der korrespondierenden Rechnung ein vollständig anderes Vermischungsbild. Die Strömung teilt sich in eine linke und rechte Komponente um den Kernbehälter auf, so dass die Störung zuerst den Sektor des Reaktorkerns erfasst, der der Schleife gegenüberliegt, über die der Tracer eingespeist wird. Ergänzend wurden Berechnungen zum WWER-440 bei stationärem Durchsatz durchgeführt, die die Anwendbarkeit eines analytischen Ver-mischungsmodells für WWER-440 Reaktoren bestätigen. Für turbulente Strömungen konnte CFX-4 somit anhand von Experimenten validiert werden und steht für weitere Untersuchungen in der Reaktorsicherheitsforschung zur Verfügung. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Vermischungsmittelwerte im DWR mit Hilfe einer Lösung der eindimensionalen konvektiv-diffusiven Transportgleichung längs des Strömungsweges abbildbar sind. Die Ergebnisse der Experimente, CFD-Rechnungen und des analytischen Modells fließen in ein Modul ein, welches in Computercodes für Störfallanalysen integriert wird. Über eine verbesserte Beschreibung der Vermischung wird dadurch eine realistische Störfallsimulation erreicht
CFD-Post Test Analysen der dichtegetriebenen Vermischungsexperimente an der ROCOM Versuchsanlage
Get PDFAn der Anlage ROCOM wurden Experimente durchgeführt, um den Einfluss von Dichtedifferenzen und die Bedingungen des Übergangs zwischen auftriebsdominierter und impulsbetriebener Vermischung generisch zu untersuchen. In den Experimenten mit Dichteunterschieden wurden keine konkreten Störfallszenarien nachgebildet. In diesem Bericht werden nun die experimentellen Ergebnisse mit den Resultaten des Strömungsberechnungsprogrammes CFX-4 verglichen. Die Nachrechnung der Dichteexperimente an der ROCOM-Versuchsanlage ergab für die Randfälle impulsdominierte bzw. dichtedominierte Strömung als auch für Zwischenstadien eine gute qualitative Übereinstimmung mit den beobachteten, sehr unterschiedlichen Vermischungsbildern
Untersuchungen zur strukturellen Modellverbesserung durch Symbiosen zwischen Modellen
Get PDFIm Zuge von Modellbildungen ist es nicht immer möglich, das zu beschreibende Objekt sofort oder direkt durch ein einzelnes Modell vollständig zu erfassen. Vielmehr wird es zunächst mehrere untergeordnete Modelle geben, die jeweils nur verschiedene eingeschränkte Sichten auf das Objekt repräsentieren. Im Beitrag wird untersucht, wie solche Modelle zu einer Modellsymbiose verbunden werden können und wie mit deren Hilfe dann nach einem verbesserten Einzelmodell des zu beschreibenden Objektes gesucht werden kann
Kühlmittelvermischung in Druckwasserreaktoren - Teil 2, Experimentelle Ausrüstung und Simulation der Vermischung
Get PDFDas vorliegende Projekt hatte die Ermittlung der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Kühlmittelparameter am Spaltzoneneintritt bei transienten Prozessen zum Ziel, bei denen an den einzelnen Kühlmitteleintrittsstutzen des Reaktors Unterschiede in der Borkonzentration bzw. in der Kühlmittel-temperatur auftreten. Die Sicherheitsrelevanz ist durch die Auswirkungen von Deborierungs- und Kaltwassertransienten auf die Leistungsfreisetzung im Reaktorkern gegeben.Mit Hilfe von Experimenten an einem Reaktormodell sowie durch Validierung und Nutzung eines dreidimensionalen Fluidynamikcodes (CFX-4) und durch Entwicklung eines vereinfachten Vermischungsmodells (SAPR) wurden die für die Ermittlung der reaktordynamischen Systemantwort notwendigen Tools zur Beschreibung der Verhältnisse am Kerneintritt geschaffen. Mit der Modellierung der räum-lich und zeitlich aufgelösten Bor- bzw. Temperaturverteilung im RDB wurden die Voraussetzungen für die gekoppelte neutronenkinetisch-thermohydraulische Simulation von Deborierungs- und Kaltwas-sertransienten und deren Sicherheitsbewertung entwickelt. Das Vorhaben beschränkt sich auf Vor-gänge ohne Verdampfung des Kühlmittels, die Vermischung innerhalb des Reaktorkerns bleibt aus-geklammert. Um Mehrfachzirkulationen von Temperatur- bzw. Borkonzentrationsstörungen im Pri-märkreis adäquat abbilden zu können, wurde auch die Vermischung im oberen Plenum behandelt. Zur Lösung der Aufgabe wurde die Versuchsanlage ROCOM (Rossendorf Coolant Mixing Model) aufgebaut. ROCOM ist ein 1:5-Modell eines KONVOI DWR. Durch die volle Abbildung aller vier Um-wälzschleifen, die flexible Versuchssteuerung sowie die speziell für ROCOM entwickelte Gittersen-sormesstechnik zur räumlich und zeitlich hochauflösenden Bestimmung von Konzentrationsverteilungen stellt ROCOM heute eine weltweit führende Versuchsanlage dar. Bei den Experimenten wurden transiente Konzentrationsverteilungen am Kerneintritt für alle gemäß Arbeitsplan zu betrach-tenden Szenarien ermittelt und zur Validierung von CFX-4 genutzt. Das vereinfachte Vermischungs-modell SAPR dient zur effizienten Kopplung zwischen dem thermohydraulischen Systemcode und dem dreidimensionalen neutronenkinetischen Kernmodell
Synthese und Charakterisierung von fettsäuretragenden Technetiumkomplexen und deren Vorstufen
Get PDFBerührungslose Messung von Phasen- und Konzentrationsverteilungen in Blasensäulen mit positronenemittierenden Radionukliden
Get PDFDie Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist eine etablierte Methode zur Untersuchung von Stoffwechselvorgängen im Menschen. Sie wird als Werkzeug in der medizinischen Forschung ebenso wie klinisch als Diagnoseverfahren zur Erkennung von Metastasen eingesetzt. Dieses Projekt beschäftigt sich mit einer nichtmedizinischen Anwendung dieses bildgebenden Verfahrens – dem Aufbau und der Anwendung eines PET-Tomographen zur Untersuchung des Verhaltens von Schaum in Blasensäulen, dem Versuchsstand SCHAUMPET. Insbesondere wird auf die technische Realisierung des Projektes und die angewendeten Verfahren zur Bildgewinnung eingegangen. Am Beispiel von Natriumcapronat wird gezeigt, dass sich die Anreicherung eines Tensids in einer Schaumschicht mit Hilfe der Positronen-Emissions-Tomographie nachweisen lässt
Bestimmung der Bestrahlungstemperatur im Bestrahlungsprogramm Rheinsberg II
Get PDFIm Bestrahlungsprogramm Rheinsberg II wurden zur Temperaturbestimmung Temperaturmonitoren aus Diamantpulver verwendet. Das Verfahren nutzt den Einfluss der Temperatur auf die bestrahlungsbedingte Änderung der Gitterkonstanten des Diamantgitters und ist in einer russischen Prüfvorschrift standardisiert. Zur Ermittlung der Temperatur wurde die Gitterkonstante mit einem Röntgen-Diffraktometer nach Bestrahlung und anschließenden Ausheilglühungen in isochronenTemperaturstufen von 50 - 100 K bestimmt. Der Unstetigkeitspunkt auf dem linearisierten Temperaturverlauf der Gitterkonstanten liefert einen Wert für die Bestrahlungstemperatur, der gemäß der Prüfvorschrift neutronenflussabhängig zu korrigieren ist. Es werden starke Messwertstreuungen festgestellt, die die Genauigkeit der Bestimmung des Unstetigkeitspunktes erheblich beeinträchtigen. Darüber hinaus treten systematische Fehler auf. Insgesamt ist die Temperaturbestimmung mit Diamantpulver im Bestrah-lungsprogramm Rheinsberg II als nicht zufriedenstellend einzuschätzen. Der wahrscheinlichste Wert liegt im Bereich von 255 - 265 °C und somit nahe dem Wert, der aus den thermischen Randbedingungen der Experimente abgeschätzt werden kann
Schmelzerückhaltung im RDB nach Verlagerung von Corium in das untere Plenum Zusammenfassung der bisherigen Ergebnisse des Projekts Nr.: 150 1254
Get PDFBezüglich eines hypothetischen Kernschmelzeszenarios in einem Leichtwasserreaktor ist es notwendig, mögliche Versagensformen des Reaktordruckbehälters sowie Versagenszeiträume zu untersuchen, um die Belastung für das Containment bestimmen zu können. Es wurden bereits eine Reihe von Experimenten durchgeführt, welche Erkenntnisse hierüber liefern sollen. Begleitend wurden in Einzelversuchen Materialeigenschaften ermittelt, sowie theoretische und numerische Arbeiten durchgeführt. Für die Simulation von Experimenten zum Versagen der Bodenkalotte, wie OLHF oder FOREVER, ist es notwendig, Kriechen und Plastizität zu berücksichtigen. Gleichzeitig müssen geeignete Modelle das Temperaturfeld in der Behälterwand für die mechanischen Rechnungen bereitstellen. Vom Institut für Sicherheitsforschung des FZR wird ein Finite-Elemente-Modell erstellt, das sowohl die Temperaturfeldberechnung für die Wand als auch die elasto-plastische Mechanik der Behälterwand modelliert. Die bisher durchgeführten Arbeiten werden in diesem Bericht kurz erläutert und mit Beispielen belegt. Am FZR wurde ein Finite-Elemente-Model entwickelt, das die Verwendung von einfachen Kriechgesetzen, die mit ihren angepassten Konstanten nur für begrenzte Spannungs- und Temperaturbereiche gültig sind, umgeht. Stattdessen wird eine numerische Kriechdatenbasis angelegt, in der die Kriechdehnrate in Abhängigkeit von der Gesamtdehnung, der Temperatur und der Vergleichsspannung abgelegt ist. Eine wesentliche Aufgabe für diese Vorgehensweise besteht in der Generierung und Validierung der Kriechdatenbasis. Zusätzlich wurden alle relevanten temperaturabhängigen Materialeigenschaften mit entsprechenden Modellen in den Code eingegeben. Für die Bestimmung der Versagenszeit wurde ein Schädigungsmodel nach einem Vorschlag von Lemaitre implementiert. Die Validierung des numerischen Models erfolgt durch die Simulation von und den Vergleich mit Experimenten. Dies geschieht in 3 Stufen: zunächst werden einzelne einachsige Kriechversuche nachgerechnet, was als 1D-Problem bezeichnet wird. In der nächsten Stufe werden sogenannte "Rohrversagensexperimente" simuliert: das RUPTHER-14 und das "MPA-Meppen"-Experiment. Diese Experimnete werden als 2D-Probleme betrachtet. Schließlich kann das Modell auf skalierte 3D-Versuche angewendet werden, in denen die Bodenkalotte eines Druckwasserreaktors mit ihrer halbkugelförmigen Geometrie wiedergegeben wird. Ein Beispiel hierfür sind die FOREVER-Experimente. In Zusammenarbeit mit den Experimentatoren an der KTH in Stockholm wurden Pre- und Posttest-Rechnungen für diese bisher einzigartigen Experimente durchgeführt, deren Ergebnisse qualitativ und quantitativ sehr zufriedenstellend sind. Eine wichtige Frage im Rahmen dieser Arbeit ist die Vergleichbarkeit des französischen Reaktordruckbehälterstahls 16MND5 und des deutschen 20MnMoNi5-5, welche chemisch nahezu identisch sind. Da diese beiden Stähle ein ähnliches Verhalten zeigen, sollte es in gewissem Umfang zulässig sein, experimentelle und numerische Daten und Erkenntnisse zwischen beiden zu übertragen
Energiedispersive Untersuchung der Wechselwirkung schneller Neutronen mit Materie; Teilbericht : Auslegung des Neutronen-Produktionstargets
Get PDFDer Aufbau und die erste Nutzung eines kompakten Flugzeitsystems zur energiedispersiven Untersuchung der Wechselwirkung von schnellen Neutronen mit Materialien sind Inhalt eines Vernetzungsprojektes des Forschungszentrums Rossendorf, an dem auch die Technische Universität Dresden im Rahmen eines gemeinsamen DFG-Projektes mitarbeitet. Die geplanten Flugzeit-Experimente mit gepulsten Neutronen werden an der Strahlungsquelle ELBE durchgeführt werden. Erste Ergebnisse zur Entwicklung eines Neutronen-Produktionstargets werden vorgestellt. Mit Hilfe von Strahlungstransport- und Finite-Elemente-Programmen wurden die Verteilungen der Energiefreisetzung des von der Strahlungsquelle ELBE genutzten Elektronenstrahls und der Temperatur im Neutronen-Radiator sowie die zu erwartenden Teilchenspektren und -flüsse am Messplatz berechnet. Überlegungen zur Entwicklung des Strahlfängers werden diskutiert