Studie med sifon Breaker Experiment och simuleringar för en forskningsreaktor

Summary

Sifonen bryta fenomenet undersöktes experimentellt och en teoretisk modell föreslogs. Ett simuleringsprogram som utifrån den teoretiska modellen utvecklades och resultaten av programmet simulering jämfördes med experimentella resultat. Slutsatsen var att resultaten av programmet simulering matchade experimentella resultat väl.

Abstract

De villkor som design av en forskningsreaktor, kan sifon fenomen induceras av rörbrott orsaka kontinuerlig utflödet av vatten. För att förhindra detta utflöde, behövs en kontrollenhet. En sifon brytare är en typ av säkerhetsanordning som kan utnyttjas för att kontrollera förlusten av kylvätska vatten effektivt.

För att analysera egenskaperna hos sifon bryta, genomfördes ett real-skala experiment. Från resultaten av experimentet konstaterades det att det finns flera design-faktorer som påverkar sifon bryta fenomen. Därför finns det ett behov att utveckla en teoretisk modell som kan förutsäga och analysera sifon bryta fenomen på olika design villkor. Med hjälp av experimentella data, var det möjligt att formulera en teoretisk modell som noggrant förutsäger utvecklingen och resultatet av hävert bryta fenomen. Den etablerade teoretiska modellen bygger på strömningslära och inlemmar Chisholm modellen för att analysera två faser flöde. Från Bernoullis ekvation, hastighet, kvantitet, kan minuslandar höjd, vattennivån, tryck, friktionskoefficient och faktorer relaterade till tvåfas flödet erhållits eller beräknas. Dessutom för att utnyttja den förebild som upprättats i denna studie, utvecklades en sifon breaker analys och design programmet. Simulering programmet fungerar på grundval av teoretisk modell och returnerar resultatet som en graf. Användaren kan bekräfta möjligheten att vattenlåset att bryta genom att markera formen på grafen. Dessutom är det möjligt att spara hela simulering resultatet och det kan användas som en resurs för att analysera verkliga sifon breaking system.

Sammanfattningsvis kan användaren bekräfta status för den sifon bryta och design sifon breaker systemet med hjälp av det program som utvecklats i denna studie.

Introduction

Antalet reaktorer använder plattan-typ bränsle, till exempel Jordanien forskning och utbildning reaktorn (JRTR) och KiJang forskning reaktorn (KJRR), har ökat den senaste tiden. För att enkelt ansluta plattan-typ bränslet, kräver forskningsreaktorn ett core nedåtgående flöde. Eftersom forskningsreaktorer kräver netto positiva sughöjd av primära kylsystemet, kunde potentiellt några kylning systemkomponenter installeras under reaktorn. Men om rörbrott uppstår i primära kylsystemet under reaktorn, orsakar sifon effekten kontinuerlig dränering av kylvätska som kan resultera i exponering av reaktorn i luften. Detta innebär att restvärmen inte kan avlägsnas, vilket kan leda till en allvarlig olycka. I händelse av en förlust av kylvätska olycka (LOCA) därför en säkerhetsanordning som kan förhindra en allvarlig olycka nödvändigt. En sifon breaker är sådan en säkerhetsanordning. Det kan effektivt förhindra vattenavrinning med hjälp av en översvämning av luft. Hela systemet kallas sifon breaking system.

Flera studier för att förbättra reaktorsäkerhet forskning har genomförts. McDonald och Mårten¹ genomförde ett experiment för att bekräfta en sifon bryta ventilen som en aktivt-drift breaker prestanda. Neill och Stephens² utfört ett experiment med en sifon brytare som ett passivt drivna enhet i ett små rör. Sakurai³ föreslås en analytisk modell för att analysera sifon bryta där en modell för flödet av helt separat luft-vatten applicerades.

Sifon bryta är extremt komplexa eftersom det finns många parametrar som måste beaktas. Dessutom eftersom experiment för real-skala forskningsreaktorer inte har utförts, är det svårt att tillämpa tidigare studier på modern forskningsreaktorer. Tidigare studier har därför inte lagt fram en tillfredsställande teoretisk modell för siphon bryta. Därför genomfördes ett real-skala experiment för att fastställa en teoretisk modell.

För att undersöka effekten av hävert brytaren på en forskningsreaktor, utfördes real-skala verifiering experimenten av Pohang-universitetet för vetenskap och teknik (POSTECH) och Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI)^{4,5 ,6}. Figur 1 är faktiska anläggning för sifon breaker experimentet. Figur 2 visar en schematisk bild av anläggningen och det inkluderar varumärket anläggning.

Figur 1. Anläggning för sifon bryta demonstration experimentet. Huvudröret storlek är 16 i och en akryl fönster installeras för observation. Öppningen är en enhet beredda att beskriva tryckfall. Därför finns det en öppning församlingen del på botten av den övre tanken. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2. Schematisk bild av experimentanläggning. Placeringen av mätningen presenteras. Siffrorna anger dessa relevanta ställen, punkt 0 betecknar ingången till sifon brytaren, punkt 1 betecknar vattennivån, punkt 2 betecknar den anslutna delen av hävert brytaren och huvudröret och punkt 3 betecknar LOCA position. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Sifon breaker experimentella anläggningen består av en övre tank, en lägre tank, ett rörsystem och en återvändande pump. Kapaciteten för övre tanken är 57,6 m³. Den nedre delen och djupet är 14,4 m² (4 x 3,6 m) och 4 m, respektive. Den lägre tank och LOCA position är ligger 8,3 m nedanför övre tanken. Kapaciteten för lägre tanken är 70 m³. Lägre tanken används för att lagra vattnet under experimentet. Lägre tanken ansluts till återvändande pumpen. Vattnet i den nedre tanken pumpas in i övre tanken. Huvudröret storleken av rörsystem är 16 i. I slutet av hävert Breaker linje (SBL) är ligger 11.6 m högt ovanför nedre röret brista punkt. Dessutom installeras akryl windows på röret för visualisering, som visas i figur 1.

Flera enheter installerades för att mäta de fysiska signalerna. Två absolut tryckgivare (APTs) och tre differentierad tryckgivare (standardprinciptaggar) användes. För att mäta massflödet av vatten, användes en ultraljud flödesmätare. Ett system för datainsamling användes för att få alla mätdata på 250 ms tidsintervall. Utöver utrustningen för mätning, kamerorna installerades för observation och en linjal fästes på innervägg övre tanken att kontrollera vattennivån.

Olika LOCA och sifon breaker (SB) storlekar, sifon breaker typer (Line/hål) och förekomsten av orifice angående reaktorbränsle och pipe bristning punkten ansågs i experimentet. För att kontrollera effekten av LOCA och SBL storlek, olika storlekar på LOCA och SBL användes. LOCA storlekarna varierade från 6-16 i och SBL storlekarna varierade från 2 till 6 i. I experimentet, linje och hål typ av hävert brytare användes, men följande innehåll av denna studie anser endast den SBL-typ som används i JRTR och KJRR. Som ett exempel av experimentella resultat är figur 3 ett diagram som innehåller oljetryck och flöde klassar data. Experimentet genomfördes den 4 oktober 2013 och experimentella data provet är LN23 (linjetyp SB, ingen öppning, 12 i LOCA, 2,5 i SBL).

Från experiment data upprättades en teoretisk modell som kan förutsäga sifon bryta fenomen. Den teoretiska modellen börjar med Bernoullis ekvation. Hastigheten av vätska erhålls av Bernoullis ekvation och det volymetriska flöde som kan erhållas genom att multiplicera hastigheten hos vätskan genom området pipe. Dessutom kan vattennivån erhållas med hjälp av volymetriska flöde. Det grundläggande konceptet för den teoretiska modellen är som ovan. Det finns dock ytterligare punkter beaktas eftersom sifon bryta fenomenet är en tvåfas flöde. För att betrakta en modell för analys av tvåfas flödet, utfördes ett precisionstest för verifiering. Eftersom Chisholm modellen var mer korrekt än en homogen modell, används Chisholm modellen för att analysera fenomenet. Enligt modellen Chisholm uttrycks two-phase multiplikator formeln som ekvation 1⁷. I denna ekvation, ф representerar två faser multiplikatorn, ρ representerar densitet och X representerar kvalitet.

(1)

p-klass = ”jove_content” > i the Chisholm modell, en koefficient B som varierar med massflödet ingick. I slutändan, härledning av en korrelation formel mellan Chisholm koefficient B och reaktor design villkor är en viktig punkt i den teoretiska modellen. Med andra ord, var en annan syftet med experimentet att få fram uppgifter för att fastställa förhållandet mellan design villkor och Chisholm koefficient B. Från resultaten upprättades en korrelation formel mellan design villkor och Chisholm koefficient B. Den resulterande teoretisk modellen utvecklades för att förutsäga sifon bryta fenomenet väl.

Dessutom utvecklades ett simuleringsprogram med ett grafiskt användargränssnitt (GUI). Av övergången för absoluttryck data i figur 3, fenomenet kan delas in i tre stadier: förlusten av kylvätska (enfas flöde), sifon bryta (Two-phase flöde) och Steady state. Därför innehåller huvudsakliga beräkningen av algoritmen en process i tre steg som motsvarar de tre stadierna av det verkligt fenomenet. Inklusive beräkningsprocessen, hela algoritmen att beskriva simulering processen visas i figur 4⁸.

Med hjälp av programvaran (se kompletterande Video 1) för att påbörja simuleringen, användaren anger indataparametrar motsvarar villkor som design och indataparametrar lagras som fasta värden. Om användaren går med simuleringen efter att ange parametrarna, utför programmet första steg beräkningen. Det första steget är enfas beräkningen som är beräkningen för förlust av kylvätska på grund av sifon effekten efter rörbrott. Variabler som beräknas automatiskt av en teoretisk modell (som i Bernoullis ekvation, massflödet bevarande, etc.), och beräkningen utgår från ingången parametrar av användaren. Beräkningens resultat lagras sekventiellt i datorminne enligt den tidsenhet som utsetts av användaren.

Om vattennivån dropparna nedan position 0, innebär det att avslutas enfas flödet, eftersom luften börjar rusa in i SBL på just nu. Därför fortsätter det första steget för enfas flöde tills vattennivån når 0-läge. När vattennivån är i läge 0, innebär detta att undershooting höjd är noll. Undershooting höjd är höjdskillnaden mellan ingången till SBL och övre tank vattennivån efter att sifon bryta. Med andra ord, anger minuslandar höjd hur mycket vattennivån sjunkit under vattenlåset att bryta. Undershooting höjd är därför en viktig parameter, eftersom det skulle tillåta direkt bestämning av mängden kylvätska förlust. Således avgör programmet i slutet av första steget beräkningen enligt undershooting höjden.

Om undershooting höjd är större än noll, utför programmet en andra steg beräkning som kan simulera two-phase flöde. Eftersom både vatten och luft flöde finns i sifonen breaking scenen, måste de fysiska egenskaperna hos både vätskor beaktas. Värdena för tvåfas multiplikator, kvalitet och ogiltiga bråkdel betraktas därför i denna beräkningssteg. Speciellt, används den ogiltiga bråktal som slutar kriterium av andra steg beräkningen. Den ogiltiga fraktionen kan uttryckas som förhållandet mellan flöde till summan av luft och vatten rinner. Andra steg beräkningen fortsätter tills den ogiltiga bråktal (α) är över 0,9. När α är över 0,9, fortsätter beräkningen tredje steg som beskriver steady-state. Teoretiskt, sinande kriteriet för siphon bryta är α = 1 eftersom bara luft finns i röret vid denna tid. I detta program är dock slutet kriterierna för siphon bryta α = 0,9 för att undvika eventuella fel i beräkningen. Därför en partiell förlust av resultat är oundvikligt, men felet kan vara försumbar.

Steady state beräkningen fortsätter under den tid som anges av användaren. Eftersom det finns ingen ytterligare förändring, kännetecknas steady state av att resultatet beräkningsvärdena är alltid konstant. Om hävert bryta lyckas förblir den slutliga nivån av vattnet i den övre behållaren på ett specifikt värde, inte noll. Dock om att sifon bryta inte utförs framgångsrikt, kylmedlet förloras nästan och den slutliga nivån av vattnet närmar sig värdet noll. Därför, om vattennivån värdet är lika med noll i steady state, visar att viss design villkoren inte är tillräckliga för att slutföra sifon bryta.

Efter beräkningen, kan användaren bekräfta resultaten på olika sätt. Resultaten visar status för sifon bryta, sifon bryta framsteg och singularitet. Programmet simulering kan förutse och analysera fenomenet realistiskt och bistå i utformningen av hävert breaker systemet. I detta presenteras papper, protokollet experiment, resultat av experiment och tillämpningen av simulering programmet.

Protocol

1. experimentell förfarande ^{4 , 5 , 6}

1. beredning steg
   1. Kontrollera experimentanläggning. Baserat på matrisen test, kontrollera noga test matris förhållanden, såsom LOCA storlek, SBL storlek, sifon breaker typer och förekomsten av strypmunstycket, innan experimentet. Dessutom test för att bekräfta att de Instrumentation och komponenter i anläggningen fungerar utan data brus eller felfunktioner.
   2. Fyll övre tanken med vatten och tillbaka pumpen installeras inne i nedre tanken.
   3. Ta bort återstående luften inuti SBL. Använda en vakuumpump och buffert kammaren ta bort återstående luften från SBL.
   4. Kolla den ursprungliga vattennivån i den övre tanken. Använd linjalen kopplad till tank.
2. Test steg
   1. Öppna ventilen i slutet av rörsystemet.
   2. Använda datainsamlingssystemet i kontrollrummet, kontrollera uppmätta data, såsom vatten nivå, flöde och tryckförändringar, under sifon bryta fenomenet. Om det finns ingen utflöde av kylvätska, avslutas det första experimentet. Slutligen, registrera de erhållna experimentella resultaten med de angivna provningsvillkor.
3. Ändra Testvariabler (SBL storlek, LOCA storlek, strypfläns närvaro och LOCA position) enligt följande.
   1. Förändring i SBL storlek successivt till 2, 2.5, 3, 4, 5 och 6 i; den givna SBL är ansluten till huvudröret av en fläns gemensamma vid position 2 i figur 2.
      Obs: Experimentell variabler, såsom SBL storlek, LOCA storlek och förekomsten av strypmunstycket, byts med fläns skarven med bultar och muttrar. Därför dessa processer utförs manuellt.
   2. Upprepa steg 1.1.1 - 1.2.2 tills alla SBL storlekar experiment görs.
   3. Med the LOCA i position 1, ändra LOCA storlek successivt till 6, 8, 10, 12, 14 och 16 inches; den givna reducer är ansluten till huvudröret av en fläns gemensamt på position 3 i figur 2.
   4. Upprepa steg 1.1.1 - 1.3.2 tills alla LOCA storlekar experiment görs.
   5. Installera den öppning (eller ta bort öppningen) ansluten till huvudröret av en fläns gemensamt på botten av den övre tanken.
      Obs: Experiment i föregående steg har utförts med den frånvaro eller närvaro av öppningen. Därför bör öppningen vara installerad (eller bort) för nästa experiment.
      1. För att göra detta arbete, se till att det finns inget vatten i den övre behållaren.
   6. Upprepa steg 1.1.1 - 1.3.4. Upprepa föregående steg för att bekräfta effekten av SBL och LOCA storlek under den närvaro eller frånvaro av öppning,.
   7. Ändra LOCA till position 2, som experiment i föregående steg har utförts med LOCA position 1. Ändra LOCA position för nästa experiment.
      Obs: I experimentell uppsättning byggs två LOCA positioner. Varje LOCA röret med en isolering vridspjäll är ansluten till ett huvudsakliga rörsystem.
      1. För att ändra positionen LOCA, stäng vridspjällventilen isolering på LOCA position 1 och öppna ventilen på LOCA position 2.
   8. Upprepa steg 1.1.1 - 1.3.6.

2. Kör programmet simulering

1. Klicka på programmets ikon kör programmet sifon Breaker simulering.
   Obs: Förfaranden som demonstreras i kompletterande Video 1. Som visad, består den första skärmen av simulering programmet av 4 knappar (Visa parametern, kör, Manual och avsluta). När användaren klickar på den ' Visa parametrar ' knapp, ett nytt kommandofönster öppnas och den innehåller listan över parametrar. Användaren kan ändra och bekräfta de numeriska värdena för variabler. Den ' kör ' knappen utför beräkningarna genom att ersätta indataparametrar till formlerna som ingår. Den ' manuell ' knappen är för att meddela den användning och program versionen, och den ' Exit ' knappen stänger programmet. Resultaten visas i den ' Visa resultat ' windows.
2. Klicka på " Visa parametern " knappen.
3. Ändra indata med tanke på villkor som given simulering.
4. Klicka på den " kör " knappen.
5. Kontrollera vattennivån graf formen den ' Visa resultat ' fönster. Programmet organiserar resultatet värdena med tiden, och tomter diagrammet automatiskt.
   1. Genom formen på grafen, visuellt bekräfta möjligheten att sifon bryta; om vattennivån eller minuslandar höjd har samma värde konsekvent till slutet, sifon bryta är möjligt enligt de givna villkor. Se figur 3.
6. Kontrollera andra utgångar den ' Visa resultat ' fönster. Observera att det finns åtta alternativ (vattennivån, minuslandar höjd, tryck, vattenhastighet, lufthastighet, tvåfas blandning velocity, kvantitet och friktion) att kontrollera produktionen. Välj vilken grafen använda kryssrutan.
   Obs: Det är lätt att förstå fenomenet sifon bryta ett ögonkast eftersom ändringen av varje värde med tiden kan ses genom grafen.
7. Bekräfta det specifika värdet av produktionen beroende på tid genom att klicka på den " beräkna i viss tid " knappen. Ange önskad tid och kontrollera resultaten enligt den inställda tiden.
8. Spara alla simulering resultatdata genom att klicka på den " Spara data " knappen.
   Obs: Resultaten sparas i form av textfil, och simulerade villkoren sparas tillsammans.

Representative Results

Hela processen med sifon bryta består av tre etapper. Den första etappen är utflödet av kylvätska på grund av sifon effekten. Den andra etappen är processen att starta inflödet av luft genom SBL att blockera förlusten av kylvätska, kallas sifon bryta. Sifon bryta fenomenet kan ses som en kraftig ökning av absoluttryck i figur 3. Efter det absoluta trycket ökar snabbt, minskas det gradvis på grund av vattennivån minskningen. I slutet av hävert bryta, sedan några kvarstående vatten rinner tillbaka till övre tanken, ökar det absoluta trycket igen. Om vattenlåset bryta är klar, finns det inget ytterligare läckage av kylvätska och detta tillstånd kallas 'steady state'. Eftersom det finns ingen ytterligare tillståndsändringen, hålls också det absoluta trycket konstant. Flödet, som underhölls på ett högt värde under den första etappen, minskar gradvis som hävert bryta startar. När sifon bryta är är slutförts kylvätska läckage gradvis minskas och slutat som visas i Video 1. Differenstrycket i figur 3 visade en tendens att öka stadigt efter starten av hävert brytande.

Om rörbrott inträffar i frånvaro av hävert brytaren, kommer att alla kylvätska läcka på grund av hävert verkan. Experimentet som beskriver avsaknad av hävert brytaren visas i Video 2 (XN; avsaknad av hävert brytaren). Däremot, visar Video 3 (LN; linje typ sifon breaker) och Video 4 (HN; hål typ sifon breaker) att sifon brytaren effektivt förhindrar förlust av kylvätska. I båda fallen är det bekräftat att kylvätskan inte läcker under en viss vatten nivå. Följaktligen, experimenten visade att sifon brytaren kan vara en livskraftig enhet för att förhindra förlust av kylvätska.

Dessutom från de experimentella resultat var det möjligt att definiera relationen mellan Chisholm koefficienten och villkor som design. Först, för att återspegla de experimentella villkor, genomfördes processen för finjustering av trycket förlust koefficienten. Efter justering av trycket förlust koefficienten, var Chisholm koefficient B utläsas av en trial and error-metoden. Eftersom massflödet av luft och vatten bör beaktas när värdet av Chisholm koefficienten B, krävdes ett kriterium för att utvärdera massflödet kvantitativt. Detta kriterium härleddes med hjälp av en luft flöde klassar faktor och massflödet av vatten. Det kriteriet, kallas den C-faktorn, används för att bestämma förhållandet till Chisholm koefficient B. Den föreslagna formeln C faktor ges av ekvation 2 och den luft flöde klassar faktorn ges av ekvation 3^9,10. I följande formler, ρ representerar densitet och K₀₂ representerar trycket förlust koefficienten mellan positionen 0 och 2. Eftersom densiteten och siffran '2' i ekvation 3 är konstant, kan de elimineras. Därför, den förenkla typ av air flow rate faktor kallas den F-faktorn i ekvation 2. Massflödet av vatten bör också utvärderas; Det ökar när LOCA storlek ökar, men området ökar också på samma gång. Därför, massflödet med olika LOCA storlek divideras med området att få massflödet per ytenhet. Massflöde värdet beräknas här, precis innan luften kommer in i röret.

(2)

(3)

För att hitta sambandet mellan Chisholm koefficient B och C faktor, användes regressionsanalys. Som ett resultat, två typen av korrelation formler (exponentiell och kvadratisk funktion) kunde härledas och R² värden var 0,93 (exponentialfunktionen) och 0,97 (kvadratisk funktion). Varje funktion ges som ekvation 4 och ekvation 5⁹. Ekvation 4 kunde förutsäga väl för en relativt stor storlek på LOCA, såsom 12 och 16 i LOCA storlekar. Däremot, kunde ekvation 5 förutsäga väl för relativt små storlekar av LOCA, såsom 8 och 10 i LOCA storlekar. Följaktligen den exponentiella funktionen används för att förutsäga för en relativt stor storlek på LOCA större än 11 i, och den kvadratiska funktionen används för att mindre än 11 i.

(4)

(5)

D.v.s. är inrättandet av en teoretisk modell meningsfullt i att förutsägelse av hävert bryta fenomenet är möjligt genom Chisholm koefficienten B från design villkorar. Därför skulle utvecklingen av ett simuleringsprogram som omfattar en teoretisk modell vara användbart för att analysera fenomenet och utforma sifon brytaren.

Diagrammet jämför simulering och experimentella resultat visas i figur 5. Med tanke på grafen, kunde simulering programmet förutse de resultat som erhålls från real-skala experiment. Inte bara undershooting höjd resultaten, men också de flödesdata som erhållits från programmet simulering visar mönster liknar de experimentellt. Figur 6 är flödet klassar grafen kontra tiden för LOCA storlekar 12 år och 16 i. Det finns dock vissa skillnader i början mellan experiment och simulering. I själva verket experimentella flödet klassar utvärderingen i den inledande fasen baserades på visualiseringen video och flödet klassar datan av experimentet har erhållits genom beräkning av lägre vattennivån för 5 s. Denna metod var ett alternativt sätt eftersom ultraljud flödesmätarens inte kunde mäta flödet exakt innan flödet fullt utvecklad. Skillnaden mellan experiment och simulering resultatet tycks bero på denna punkt. Förutom den inledande fasen, simulerat flöde var liknande till de experimentella värdena och programmet förutspådde trenden enligt LOCA storlek exakt.

Figur 3. Experimentella resultat. Variablerna mäts är vattennivån, minuslandar höjd, tryck och flöde. Bland resultaten presenteras tryck och flöde klassar data. Med tanke på förändringen av trycket, fenomenet är huvudsakligen indelad i tre sektioner; Förlust av kylvätska, sifon bryta och Steady state. Pressure som förändras något förändringar i förlusten av kylvätska avsnitt, ökar snabbt i sifonen bryta avsnitt. Trycket ändras också, inte under steady-state. Det kan också ses att flödeshastigheten gradvis minskar på grund av att sifon bryta. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4. Algoritmen av simuleringsprogram. Algoritmen är utvecklad för att tillämpa den teoretiska modell⁹. För att återspegla det verkliga fenomenet, bestod huvudsakliga beräkningen av algoritmen av tre etapper. Om indataparametrar som återspeglar de design villkor ges, beräknas varje steg automatiskt för de givna kriterierna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5. Uppskattning av giltigheten. Utvärdera riktigheten av simuleringsresultat, jämförs minuslandar höjd med resultaten experiment. Simulering befanns rimligen matcha experimenten. Med andra ord, har simuleringsprogram en bra prestanda för analys av hävert bryta. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 6. Flöde klassar graf. Det simulerade (Sim) flöde som liknade de experimentella värdena (Exp). Eftersom simuleringen kunde beräkna relativt exakt flöde klassar kvantiteterna, är simulerade undershooting höjd och vattennivån värdena liknande till de experimentella värdena. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Video 1. Framgångsrika sifon bryta (LOCA). Denna video är ett experiment med sifon breaker. När ventilen öppnas vid LOCA position, läcker kylmediet ut. Kylvätska läckage är dock gradvis minskas och stoppats på grund av hävert brytaren. Med andra ord, visar denna video att sifon brytare kan förhindra läckage av kylvätska. Vänligen klicka här för att se denna video. (Högerklicka för att ladda ner.)

Video 2. Avsaknad av hävert brytaren (XN). i avsaknad av en sifon brytare, kylvätska fortsätter att strömma ut, och slutligen vattennivån i övre tanken blir noll. Vänligen klicka här för att se denna video. (Högerklicka för att ladda ner.)

Video 3. Rad typ sifon breaker (LN). Sifon brytaren förhindrar effektivt förlust av kylvätska. Vänligen klicka här för att se denna video. (Högerklicka för att ladda ner.)

Video 4. Hål typ sifon breaker (HN). Sifon brytaren förhindrar effektivt förlust av kylvätska. Vänligen klicka här för att se denna video. (Högerklicka för att ladda ner.)

Kompletterande Video 1. Kör programmet simulering. Den första skärmen av simulering programmet består av 4 knappar (Visa parametern, kör, Manual och avsluta). När användaren klickar på knappen 'Visa parametrar', ett nytt kommandofönster öppnas och den innehåller listan över parametrar. Användaren kan ändra och bekräfta de numeriska värdena för variabler. Knappen 'Kör' utför beräkningarna genom att ersätta indataparametrar till formlerna som ingår. 'Manuell' är knappen för att meddela den användning och program versionen, och 'Exit' är en knapp för att stänga programmet. Resultaten visas i Fönstren 'Visa resultat'. Vänligen klicka här för att se denna video. (Högerklicka för att ladda ner.)

Discussion

En sifon breaker är ett passivt manövrerade säkerhetsanordning som används för att förhindra förlust av kylvätska när en pipe bristning olycka inträffar. Det är dock svårt att tillämpa modern forskningsreaktorer eftersom det inte finns några experiment för de real-skala forskningsreaktorer. Av denna anledning utfördes real-skala experimentet av POSTECH och KAERI. Syftet med experimentet var att bekräfta att sifon brytande är genomförbart i verklig skala storlek, och för att identifiera faktorer som påverkar sifon bryta. Experimentella resultat visar att de LOCA och SBL storlek var huvudsakligen variabler påverkar minuslandar.

Beräkningen av hävert bryta är överdrivet komplicerade eftersom det finns många parametrar som måste beaktas. Tidigare studier har inte presenterat en tillfredsställande teoretisk modell för siphon bryta. Av denna anledning etablerades en teoretisk modell som kunde analysera faktiska sifon bryta fenomenet från real-skala sifon breaker experimentet resultaten. Den teoretiska modellen baserades på strömningslära och Chisholm modell för tvåfas flöde. Från den Bernoullis ekvationer, kan flödeshastigheten härledas. Dessutom kunde andra signifikanta variabler, såsom volymflöde, vattennivån och minuslandar höjd, beräknas från den teoretiska modellen med tanke på tvåfas flöde.

Nästa, ett simuleringsprogram har utvecklats baserat på den teoretiska modellen. När simuleringsresultaten jämfördes med experimentella resultat, visade det sig att den teoretiska modellen kunde analysera verkliga sifon bryta fenomenet. Simuleringsresultaten kan användas som underlag för att bedöma säkerheten av forskningsreaktorn mot röret bristning olycka, och programmet kan användas för konstruktion av hävert brytaren.

Den nyutvecklade teoretisk modell och simuleringsprogram utvecklades dock endast från real-skala experiment med en 16 på huvudröret storlek. För att kontrollera tillämpligheten av programmet simulering på olika skalor, förbereder vi en ny experimentanläggning för småskalig sifon breaker tester av miniaturizing den tidigare real-skala experimentanläggning. Ett brett utbud av C faktor och Chisholm koefficient B, inklusive spänna av befintliga experiment, kommer att beaktas.

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)