Page name: ARRSProjekti / 2019 / Razumevanje stratificiranih parnih eksplozij v reaktorskih razmerah

Razumevanje stratificiranih parnih eksplozij v reaktorskih razmerah

Nazaj na seznam za leto 2019


Oznaka in naziv projekta

L2-1828 Razumevanje stratificiranih parnih eksplozij v reaktorskih razmerah
L2-1828 Understanding stratified steam explosions in reactor conditions

Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev

© Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije Nuklearna elektrarna Krško Nuklearna elektrarna Krško

Projektna skupina

Vodja projekta: dr. Matjaž Leskovar

Raziskovalci:

  1. dr. Matjaž Leskovar

  2. prof. dr. Iztok Tiselj

  3. dr. Mitja Uršič

  4. dr. Andrej Prošek

  5. dr. Jure Oder

  6. dr. Matej Tekavčič

  7. dr. Martin Draksler

  8. Janez Kokalj

Vsebinski opis projekta

Med težko nesrečo v jedrski elektrarni se najbolj bojimo pojava parne eksplozije. Dovolj močna parna eksplozija bi lahko ogrozila celovitost zadrževalnega hrama in privedla do izpusta radioaktivnih snovi v okolje. V primeru težke nesreče lahko staljena reaktorska sredica pride v stik s hladilno vodo, kar lahko pod določenimi mešalnimi pogoji vodi do silovite eksplozije mešanice taline in hladila. Močne spontane parne eksplozije, ki so jih nedavno nepričakovano opazili med eksperimenti v razslojenih razmerah, predstavljajo pomembno negotovost, povezano z jedrsko varnostjo. Eden izmed pomembnih pogojev za pojav parne eksplozije je nastanek primerne mešanice razpadle taline in hladilne vode. Dolgo časa so domnevali, da v razslojenih razmerah, ko se nahaja plast taline pod plastjo vode, ne more priti do močnejših eksplozivnih interakcij. Razlog za ocenjeno majhno jakost t.i. stratificiranih parnih eksplozij je predpostavka, da naj bi v takšnih pogojih nastala zgolj omejena količina ustrezne mešanice taline in vode, ki lahko vodi do parne eksplozije. Vendar pa so nedavno opravljeni eksperimenti na napravah PULiMS in SES (KTH, Švedska) s simulirnimi materiali z visoko temperaturo tališča pokazali, da se lahko močna parna eksplozija spontano razvije tudi v razslojenih razmerah. Pri teh poskusih so opazili nastanek precejšnje t.i. mešalne plasti preden je prišlo do eksplozije. Opažene močne spontane stratificirane parne eksplozije pomembno vplivajo na varnostno problematiko interakcije taline s hladilom v jedrskih elektrarnah.

Namen raziskave je izboljšati razumevanje in modeliranje parnih eksplozij v stratificirani konfiguraciji in uporaba razvitega modela v reaktorskih razmerah. Glavna cilja raziskave sta:

  • Analiza eksperimentov stratificiranih parnih eksplozij na napravah PULiMS in SES z namenom izboljšanja razumevanja parnih eksplozij v razslojenih razmerah in razvoj modela nastanka mešalne plasti.
  • Simulacija stratificirane parne eksplozije v reaktorskih razmerah z namenom preveritve uporabnosti razvitega modela in ocene pričakovanih tlačnih obremenitev.

Pomembnost problematike stratificiranih parnih eksplozij in vpliv na jedrsko varnost so odkrili šele nedavno. Predlaganih je bilo več hipotez glede možnih fizikalnih procesov, ki bi lahko povzročili nestabilnosti na stični površini in posledično nastanek mešalne plasti, vendar niso bile podrobneje raziskane in niso bile preverjene glede na eksperimentalne rezultate. Poleg tega še niso razviti modeli, s katerimi bi lahko simulirali tovrstne stratificirane eksplozije. Rezultati, pridobljeni v okviru predlaganega projekta, bodo tako izvirni s stališča obeh ciljev projekta, t.j. izboljšanja razumevanja in modeliranja stratificiranih parnih eksplozij in ocene tlačnih obremenitev med stratificirano parno eksplozijo v reaktorskih razmerah.

Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani. Povezava na SICRIS.

Faze projekta in opis njihove realizacije

1. Faza: Analiza eksperimentov in razvoj modela (realizacija 100 %)

2. Faza: Simulacije reaktorskih razmer (realizacija 50 %)

Bibliografske reference

  • LESKOVAR, Matjaž, CENTRIH, Vasilij, URŠIČ, Mitja, KOKALJ, Janez. Investigation of steam explosion duration in stratified configuration. Nuclear Engineering and Design, ISSN 0029-5493, 2019, vol. 353, str. 110233-1-10233-14, doi: 10.1016/j.nucengdes.2019.110233.
  • KOKALJ, Janez, LESKOVAR, Matjaž, URŠIČ, Mitja. Simulation of premixed layer formation in stratified melt-coolant configuration. Proceedings, 28th International Conference Nuclear Energy for New Europe - NENE 2019, Portorož, Slovenia, September 9-12, str. 407.1-407.9.
  • KOKALJ, Janez, LESKOVAR, Matjaž, URŠIČ, Mitja. Premixed layer formation modelling in stratified meltcoolant geometry. V: NURETH-18, 18th International Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics, August 18-22, 2019, Portland, OR, American Nuclear Society. 2019, str. 4018-4031.
  • KOKALJ, Janez, URŠIČ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Modeliranje mešalne plasti v razslojenih razmerah. V: PUNGERČIČ, Anže (ur.), DUČKIĆ, Paulina. Zbornik 7. konference mladih jedrskih strokovnjakov : povzetki prispevkov, predstavljenih na konferenci na Reaktorskem centru Podgorica, 28. 2. 2020. Ljubljana: Društvo jedrskih strokovnjakov Slovenije. 2020, str. 10.
  • KOKALJ, Janez, URŠIČ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Premixed layer formation modelling in stratified configuration. Proceedings, 29th International Conference Nuclear Energy for New Europe - NENE 2020, Portorož, Slovenija, 7-10 september, 2020. Ljubljana: Nuclear Society of Slovenia. 2020, str. 1810-1-1810-8.
  • KOKALJ, Janez, URŠIČ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Assessment of premixed layer formation model on experimental results. Book of abstracts, 8th Young Generation Nuclear Conference : virtualno, Reaktorski center Podgorica, 19. maj, 2021. Ljubljana: Nuclear Society of Slovenia, 2021. Str. 22.
  • KOKALJ, Janez, URŠIČ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Modelling of premixed layer formation in stratified fuel-coolant configuration. Nuclear Engineering and Design : international journal devoted to the thermal, mechanical and structural problems of nuclear energy. 2021, vol. 378, str. 111261-1-111261-16. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2021.111261.
  • KOKALJ, Janez, URŠIČ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Model for premixed layer formation in stratified fuel-coolant configuration and its application. European Nuclear Young Generation Forum – ENYGF21, Tarragona, Španija, September 27-30, 2021 (sprejeto v objavo).
  • KOKALJ, Janez, URŠIČ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Premixed Layer Formation Modelling in Stratified Melt-Coolant Configuration. 30th International Conference Nuclear Energy for New Europe - NENE 2021, Bled, Slovenija, 6-9 september, 2021 (sprejeto v objavo).


Nazaj na seznam projektov po letih