Projekti / Programi
POSKUS IN SIMULACIJA ZGOREVANJA VODIKA V EKSPERIMENTALNI NAPRAVI ZADRŽEVALNEGA HRAMA JEDRSKE ELEKTRARNE
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.03.02 |
Tehnika |
Energetika |
Goriva in tehnologija za konverzijo energije |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T160 |
Tehnološke vede |
Jedrsko inženirstvo in tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.11 |
Tehniške in tehnološke vede |
Druge tehniške in tehnološke vede |
jedrska varnost, zadrževalni hram, zgorevanje, vodik
Raziskovalci (18)
Organizacije (2)
Povzetek
Projekt bo obravnaval eksperimentalno in teoretično raziskovanje zgorevanja vodika v zadrževalnem hramu jedrske elektrarne. Ta problematika je še zlasti aktualna za razumevanje dogajanj med nesrečo v jedrski elektrarni v Fukušimi na Japonskem, marca 2011.
Poskus zgorevanja vodika bo izveden v eksperimentalni napravi zadrževalnega hrama HYKA A2 v Karlsruhe Institute of Technology (KIT, Nemčija). Naprava HYKA A2 je v osnovi velika, navpično postavljena, cilindrična posoda, podobne notranje oblike kot zadrževalni hram jedrske elektrarne, s prostornino 220 m3. Poskus bo izveden pri naslednjih referenčnih začetnih pogojih: tlak 1,5 bar, temperatura 90°C, homogena koncentracija vodne pare 25 vol.%, in homogena koncentracija vodika 10 vol.%. Plinska mešanica bo vžgana pri dnu posode v osi, tako, da se bo plamen širil navzgor in v vodoravni (radialni) smeri. Merili bomo rezultirajoče časovne poteke tlaka in temperature. Poleg tega bomo opazovali tudi širjenje plamena.
Pri eksperimentu bo izvedenih več testov, s spreminjanjem začetnih pogojev v okolici referenčnih vrednosti. Na ta način bo preverjena zanesljivost eksperimentalnih rezultatov in zagotovljeno, da dobljeni rezultati ne ustrezajo morebitni singularnosti.
V okviru skupnega izvajanja eksperimenta s KIT bodo sodelavci Instituta »Jožef Stefan« pripravili teoretične analize pred izvajanjem poskusa ter njegovo natančno specifikacijo. Pri eksperimentu bodo prav tako tudi sami sodelovali. Po izvedbi poskusa bodo sodelavci IJS analizirali rezultate ter pripravili zaključno poročilo o eksperimentu.
Po izvedbi eksperimenta se bo projekt nadaljeval s teoretičnimi raziskavami. Prvi del teoretičnih raziskav bo zajemal analizo samih rezultatov poskusa. Le-ti bodo uporabljeni za določitev hitrosti širjenja plamena v različnih smereh v prostoru. Rezultati bodo primerjani z eksperimentalnimi rezultati, dobljenimi na podobnih eksperimentalnih napravah pri podobnih pogojih.
Drugi del teoretičnih raziskav bo zajemal simulacijo izvedenega eksperimenta z računalniškimi programi. Eksperiment bo prvo simuliran z evropskim nič-razsežnim programom za simulacijo težkih nezgod ASTEC. Pri tem pristopu je prostor razdeljen na manjše volumne, v katerih so razmere modelirane kot homogene. Simulacija izvedenega eksperimenta s programom ASTEC bo omogočila razvoj primerne metodologije za ustrezno simulacijo širjenja plamena v velikem prostoru. Metodologija bo uporabna za varnostne analize pravih jedrskih elektrarn.
Eksperiment bo simuliran tudi s programom za računsko dinamiko tekočin, ki rešuje transportne enačbe mehanike tekočin in dodatne konstitucijske relacije na lokalni trenutni skali. Simulacija bo omogočila preverjanje fizikalnih modelov in tako prispevala k splošnim teoretičnim raziskavam pojava zgorevanja.
Pomen za razvoj znanosti
Na področju raziskav osnovnih pojavov je predlagani projekt prispeval raziskavam (tako eksperimentalnim kot teoretičnim) pojava zgorevanja (specifično deflagracije). Izvedeni poskus je med redkimi, ki so bili izvedeni v posodah tega reda velikosti, in je omogočil določitev tlaka, temperature ter navpične in vodoravne hitrosti širjenja plamena pri zgorevanju v velikem prostoru. Simulacija s programom za računsko dinamiko tekočin (Computational Fluid Dynamics – CFD) omogoča preverjanje in nadaljnji razvoj konstitucijskih relacij za širjenje plamena. Na specifičnem področju jedrske tehnike je predlagani projekt prispeval k znanju o deflagraciji vodika v zadrževalnem hramu jedrske elektrarne pri pogojih težke nezgode.
Pomen za razvoj Slovenije
Pridobljena znanja za simulacijo zgorevanja vodika z nič-razsežnim programom lahko uporabljamo pri simulacijah težkih nezgod v jedrski elektrarni Krško (predvidoma za Upravo RS za jedrsko varnost, za podjetje GEN Energija, in za samo jedrsko elektrarno Krško). Varnostne analize jedrske elektrarne Krško, pri katerih bodo uporabljena pridobljena znanja za simulacijo zgorevanja vodika z uporabo nič-razsežnih programov, bodo: — povečale nivo jedrske varnosti v Sloveniji, — omogočile jedrski elektrarni Krško, da zadosti zahtevam državnih in mednarodnih organov, ter nadaljuje z varno proizvodnjo električne energije. Boljša napoved pričakovanih posledic tekom hipotetične težke nezgode je prav tako uporabna za nadaljnji razvoj t.i. smernic za obvladovanje težkih nezgod (Severe Accident Management Guidelines).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
