Projekti / Programi
01. januar 2020
- 31. december 2025
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.13.00 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
|
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T160 |
Tehnološke vede |
Jedrsko inženirstvo in tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
Jedrska varnost, mehanika tekočin, prenos toplote, prenos snovi, sistemski programi, računska dinamika tekočin, parne eksplozije, zgorevanje, bazensko filtriranje, integriteta struktur, mehanika trdnin, verjetnost, tveganje, interdisciplinarnost, visoko zmogljivo računanje.
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
29. marec 2023;
A3 za obdobje 2017-2021
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
383 |
4.225 |
3.553 |
9,28 |
| Scopus |
498 |
5.576 |
4.665 |
9,37 |
Raziskovalci (22)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
85.611 |
Povzetek
Program sestavljajo štiri medsebojno povezana področja, ki pokrivajo večji del reaktorske tehnike.
PRENOS TOPLOTE IN SNOVI
Osnovne pojave prenosa toplote in snovi raziskujemo teoretično in eksperimentalno. Enofazni turbulentni prenos toplote modeliramo z direktno numerično simulacijo in metodo velikih vrtincev. Dvofazni tok plin-kapljevina modeliramo s sklapljanjem zasledovanja in ostrenja medfazne površine, in dvofluidnih modelov. Izvajali bomo meritve hitrostnih in temperaturnih polj v hitrostni in termični mejni plasti, in meritve, ki opisujejo obnašanje medfazne površine v dvofaznem toku.
Prenos toplote in snovi v reaktorskih sistemih raziskujemo s popisom na različnih krajevnih skalah. Termo-hidravlične prehodne pojave v tlačnovodnih reaktorjih bomo simulirali s sistemskimi programi (skala volumskega povprečenja) in programi za računsko dinamiko tekočin (lokalna skala), vključno s sklapljanjem modelov termo-hidravlike in reaktorske fizike. Simulirali bomo tudi pojave v naprednih reaktorjih, hlajenih s tekočimi kovinami ali plini. Interakcije med tekočinami in strukturami bomo preučevali s sklapljanjem termo-hidravlike in trdnostnega odziva.
POJAVI MED TEŽKO NESREČO
Področje sestavljajo interakcija med gorivom in hladilom, obnašanje atmosfere zadrževalnega hrama jedrske elektrarne (JE) in bazensko filtriranje. Pri interakciji med gorivom in hladilom bomo obravnavali razslojene parne eksplozije v vodi in pojave interakcije med natrijem in gorivom, vključno s fragmentacijo goriva. Obnašanje atmosfere zad. hrama JE, ki vsebuje vodik, bomo modelirali na lokalni trenutni skali; predlagali bomo povečevanje eksperimentalnih rezultatov na resnične JE. Bazensko filtriranje plina, kontaminiranega s cepitvenimi produkti v obliki delcev, bomo raziskovali z več-tekočinskim modeliranjem.
CELOVITOST IN STARANJE STRUKTUR
Raziskovali bomo principe in mehanizme pokanja v reaktorskih sistemih, ki so posledica specifičnosti obratovanja JE.
Razvili bomo orodje za klasifikacijo splošnih kovinskih skupkov glede na njihovo dovzetnost za nastanek medkristalnih razpok.
Razvili bomo inženirske in fizikalne numerične modele, s katerimi bomo študirali vpliv lokalizirane plastične deformacije na nastanek medkristalnih razpok v avstenitnih nerjavnih jeklih, obsevanih z nevtroni.
Razvili bomo orodje za ocenjevanje negotovosti mikrostrukturnih poškodb utrujanja zaradi kompleksnih visokocikličnih obremenitev v reaktorskih sistemih.
VERJETNOSTNE VARNOSTNE ANALIZE (VVA)
VVA so sistematična verjetnostna metoda za analizo zanesljivost in varnosti kompleksnih sistemov. Razvili bomo nove metode, ki bodo prispevale k izboljšavam ocen tveganja JE.
Deterministične in verjetnostne varnostne analize bomo združili in uporabili za odločanje z upoštevanjem tveganja.
Razvili bomo nove metode za oceno zanesljivosti sistema notranjega napajanja JE in ugotavljanje njenega vpliva na jedrsko varnost.
Vpeljali bomo nova merila pomembnosti za identifikacijo najpomembnejših elementov JE.
Pomen za razvoj znanosti
Program sestavljajo štiri medsebojno povezana področja, ki pokrivajo večji del reaktorske tehnike.
PRENOS TOPLOTE IN SNOVI
1. Osnovni pojavi prenosa toplote in snovi
Eksperimenti in rezultati direktnih numeričnih simulacij in simulacij z metodo velikih vrtincev mešane enofazne konvekcije v različnih poenostavljenih geometrijah lahko razložijo fizikalne pojave na najmanjših krajevnih skalah. Tako ustvarjene baze podatkov rezultatov se lahko uporabljajo pri nadaljnjem razvoju turbulentnih modelov za Navier Stokesove enačbe, povprečene po Reynoldsu, za računsko manj zahtevne simulacije v realnih geometrijah.
Direktna numerična simulacija dvofaznega toka plin-kapljevina razrešuje večino krajevnih in časovnih skal in lahko razloži nekatere osnovne pojave dvofaznega toka. Modeli dvofaznega toka, ki temeljijo na dvofluidnem modelu in lahko zasledujejo velike medfazne površine ter zanemarijo manjše, bodo potrebovali oceno in nadaljnji razvoj (pol)empiričnih sklopitev v različnih tokovnih režimih. Izboljšani matematični modeli in numerične sheme bodo izboljšali zmogljivosti trirazsežnih programov za simulacijo realnih dvofaznih tokov.
Visoko-kakovostni eksperimenti v enostavnih geometrijah, ki jih bomo izvajali v naši eksperimentalni zanki, bodo pomagali pri razlagi osnovnih pojavov turbulentnega prenosa toplote in snovi, ter pri obnašanju medfazne površine plin-kapljevina.
2. Prenos toplote in snovi v sistemih reaktorjev
Simulacije kompleksnih turbulentnih tokov v gorivnih snopih z mešalnimi krilci in razvoj trirazsežnega modeliranja toka v reaktorski posodi in primarnem hladilnem krogu bodo prispevali podobne prispevke kot raziskave v okviru osnovnih pojavov prenosa toplote in snovi.
Celotni sklopi sistemov v JE so popisani s programi, podobnimi sistemskim, ki kombinirajo eno-razsežni (1D) popis hladilnih zank s kvazi-3D popisom reaktorske posode. Sedanje raziskave stremijo k razvoju za integracijo determinističnih varnostnih analiz in verjetnostnih varnostnih analiz. Dodatni izziv je kvantifikacija negotovosti obeh vrst varnostnih analiz.
POJAVI MED TEŽKO NESREČO
Energetične in ne-energetične interakcije taline s hladilom predstavljajo eno izmed pomembnejših nerešenih vprašanj pri interakciji kapljevin z visoko temperaturno razliko, od katerih ena tekom interakcije lahko doseže pogoje nasičenja. Nepričakovane močne spontane parne eksplozije v razslojenih razmerah taline in vode so namreč opazili šele nedavno. Rezultati raziskav bodo tako predstavljali pomemben in izviren prispevek k izboljšanemu razumevanju in modeliranju tega pojava. Da bi izboljšali razumevanje pojava interakcije taline z natrijem, bomo izboljšali tudi razumevanje procesa razpada taline in potenciala parnih eksplozij v natriju.
Raziskovanje obnašanje večkomponentne atmosfere v zadrževalnem hramu jedrske elektrarne bo prispevalo k napredku znanja na specifičnem področju mešanja in vlečenja v večkomponentni plinasti mešanici. Prav tako bo prispevalo novo znanje o modeliranju turbulence pri mešanju plinov.
Raziskovanje bazenskega filtriranja plina, kontaminiranega s cepitvenimi produkti v obliki delcev, bo prispevalo novo znanje na področju hidrodinamike trofaznega toka plin-kapljevina-trdni delci.
CELOVITOST IN STARANJE STRUKTUR
Raziskave procesov staranja materialov v jedrskih elektrarnah bodo prispevale k razvoju in izboljšanju novih pristopov k modeliranju. Tako bomo s pomočjo statistične analize medkristalnih napetosti na velikem vzorcu polikristalnih modelov določili najbolj vplivne materialne, morfološke in obremenitvene parametre, ki vodijo do povečanih napetosti. Na ta način bomo prispevali k boljšemu razumevanje pojavov povezanih z nastankom razpok. Poleg tega bomo razvili praktična računska orodja, ki bodo uporabna pri nadaljnjih raziskavah.
VERJETNOSTNE VARNOSTNE ANALIZE
Nadaljnji razvoj verjetnostih varnostnih analiz je potreben, da bi se ob upoštevanju novih nastajajočih sistemov in inovacij obravnavali sedanji in prihodnji izzivi.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati vseh predlaganih pristopov, štirih sklopov raziskav ter njihove medsebojne povezave in dopolnjevanje so nujna teoretična osnova za varnostne analize, povezane z varnim in stabilnim obratovanjem jedrske elektrarne (JE) Krško ter za izpeljavo najzahtevnejših strokovnih nalog za JE Krško in Upravo RS za jedrsko varnost.
Podrobneje: raziskave na področju termo-hidravličnih varnostnih analiz, tudi v kombinaciji s trdnostnimi in verjetnostnimi analizami, so pomembne predvsem za interdisciplinarne analize in strokovne naloge, ki zadevajo prehodne pojave in hipotetične nezgode. S tem prispevajo k trajnostnemu zagotavljanju stabilne dobave konkurenčne in okolju prijazne električne energije, ter varovanju okolja in prebivalcev. Dolgoročno obratovanje JE Krško prav tako pomeni veliko zmanjšanje emisij toplogrednih plinov.
Dodatne raziskave na področju trdnostnih varnostnih analiz omogočajo natančnejšo napoved življenjske dobe pomembnih komponent JE Krško, kar ima prav tako neposreden vpliv na zagotavljanje dobave električne energije. Hkrati so cilji raziskave zastavljeni tako, da omogočajo tudi neposreden prenos novega znanja v podporo podaljšanju obratovanja obstoječe in predvideni gradnji nove jedrske elektrarne v Sloveniji. Pridobljeno znanje bo uporabno tudi širše v procesni industriji in splošni strojegradnji.
Visok nivo jedrske varnosti postavlja jedrsko energijo med najbolj varne vire energije na Zemlji. Osebna in družbena zdravstvena tveganja zaradi izpusta radioaktivnih snovi so izjemno nizka. Kljub temu, znaten del prebivalstva vidi jedrsko energijo kot prenevarno. Naše raziskave in medijske aktivnosti naših raziskovalcev pomagajo zmanjševati razkorak med zaznanim in resničnim tveganjem jedrskih elektrarn.
Raziskovalni program Reaktorska tehnika tvori osnovo dodiplomskega in podiplomskega študija jedrske tehnike na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Raziskovalni program predstavlja tudi osnovo za mednarodno sodelovanje, ki omogoča dostop do širšega znanja in prispeva k povečanju ekspertize v državi.
