Projekti / Programi
01. januar 2015
- 31. december 2019
| 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, termo-hidravlika, težke nesreče, prenos toplote, prenos snovi, mehanika tekočin, integriteta struktur, lomna mehanika, verjetnostne varnostne analize
Raziskovalci (23)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
85.605 |
Povzetek
Raziskovalna področja programa Reaktorska tehnika so: prenos toplote in snovi, pojavi med težko nesrečo, celovitost in staranje struktur, in verjetnostne varnostne analize.
PRENOS TOPLOTE IN SNOVI
1. Osnovni pojavi prenosa toplote in snovi
— Enofazni turbulentni prenos toplote bomo simulirali z uporabo Direktne Numerične Simulacije (DNS) in metode velikih vrtincev (Large Eddy Simulation - LES).
— Dvofazni tok plin-kapljevina bomo modelirali z modeli za zasledovanje medfazne površine in z dvo-fluidnimi modeli.
— V eksperimentalni napravi bomo merili hitrosti in temperature v mejni plasti tokov in na medfazni površini v dvofaznih tokovih plin-kapljevina.
2. Prenos toplote in snovi v reaktorskih sistemih
— Termo-hidravlične prehodne pojave v hladilnem sistemu tlačnovodnih reaktorjev bomo simulirali z realističnimi sistemskimi programi in programi za računsko dinamiko tekočin (Computational Fluid Dynamics - CFD). Nekatere simulacije bodo sklopljene z modeli reaktorske fizike. Vodni udar bomo obravnavali s sklopitvijo trdnostnih in termo-hidravličnih modelov.
— Simulirali bomo pojave v novih fisijskih reaktorjih, hlajenih s tekočimi kovinami ali plini, ter termo-hidravlične pojave v tokamaku fuzijskega reaktorja.
POJAVI MED TEŽKO NESREČO
— Simulirali bomo zgorevanje vodika v zadrževalnem hramu, z uporabo CFD programov in z nič-razsežnim popisom v sistemskih programih.
— Na področju parnih eksplozij (zaradi interakcije med staljeno reaktorsko sredico in hladilom) bomo raziskovali interakcije talina-voda in talina-natrij.
— Modelirali bomo hladljivost plasti razbitkov sredice, ki nastane zaradi nabiranja staljene sredice na tleh reaktorske votline.
CELOVITOST IN STARANJE STRUKTUR
— Za boljše razumevanje procesov staranja in podaljšanje življenjske dobe elektrarn bomo razvijali fizikalne in topološke modele, ki bodo eksplicitno obravnavali učinke sevanja in korozije na ravni mikrostrukture.
— Razvijali bomo večnivojski računski model, ki bo z upoštevanjem realne mikrostrukture zrn bolje napovedoval nastanek zgodnjih poškodb v jeklih zaradi skupnih učinkov sevanja, korozije in dinamičnih napetostnih obremenitev.
VERJETNOSTNE VARNOSTNE ANALIZE
— Razvili bomo nove metode za modeliranje tveganja jedrskih elektrarn. Poudarek raziskav bo razširitev metodologije verjetnostnih varnostnih analiz z upoštevanjem ekstremnih zunanjih dogodkov in njihove kombinacije v analizah tveganja.
— Raziskana bo integracija determinističnih in verjetnostnih varnostnih analiz. Narejena bo analiza posledic negotovosti na odločanje z upoštevanjem tveganja.
Pomen za razvoj znanosti
Vse načrtovane raziskave so umeščene v tekoče projekte 7. Okvirnega programa Evropske Komisije ali so del projektov v pripravi za razpis Obzorje 2020, kar potrjuje splošni pomen predlaganega programa za razvoj znanosti.
PRENOS TOPLOTE IN SNOVI
1. Osnovni pojavi prenosa toplote in snovi
Direktna numerična simulacija prenosa toplote v gorivnih kanalih v območju naravne in prisilne konvekcije bo predstavljala originalni prispevek. Ustvarjene baze podatkov bodo uporabljene za nadaljnji razvoj modelov turbulence za manj natančne simulacije v realnih geometrijah.
Matematični popis turbulentnega dvofaznega toka, ki bo temeljil na dvo-fluidnem modelu in bo omogočal sledenje velikih in zanemarjal manjše medfazne površine, bo predstavljal vrhunski raziskovalni dosežek. Sklopljeni model, uporaben za realistične tokove, bo predstavljal korak naprej pri razvoju termo-hidravličnih računalniških programov.
Ostale raziskave na področju prenosa toplote in snovi bodo prispevale k razvoju znanosti pri naslednjih tematikah:
— vpliv dinamike tokov na izboljšanje prenosa toplote pri naletavanju več curkov;
— kompleksni turbulentni tokovi v gorivnih snopih z mešalnimi krilci, vključno z napovedjo tokovnih pulzacij;
— vrenje pri visokih deležih plinaste faze, vključno z napovedjo kritičnega toplotnega toka in prehoda v filmsko vrenje;
— modeliranje tokov pri ločenih in mešanih dvofaznih tokovih.
Eksperimentalne raziskave prenosa toplote in tekočinskih tokov bodo prispevale izvirne podatke za poglobljeno in boljše razumevanje osnovnih mehanizmov prenosa toplote v eno in dvofaznem toku.
2. Prenos toplote in snovi v sistemih reaktorjev
Simulacije prehodnih pojavov v reaktorskih hladilnih sistemih bodo prispevale k razvoju metod za več-razsežno sklopitev determinističnih varnostnih analiz jedrskih reaktorjev na sistemski skali.
Raziskovanje vodnega udara bo prispevalo k modeliranju hitrih prehodnih pojavov, zlasti tistih, ki jih sproži hipna kondenzacija pare.
POJAVI MED TEŽKO NESREČO
Simulacije zgorevanja vodika bodo prispevale k raziskavam vpliva turbulence na širjenje plamena.
Raziskave parnih eksplozij bodo prispevale k znanju o interakciji med tekočinama z visokimi temperaturnimi razlikami.
Raziskave hladljivosti plasti razbitkov sredice bodo predstavljale prispevek na področju prenosa toplote iz trdnine z notranjo generacijo toplote.
CELOVITOST IN STARANJE STRUKTUR
Raziskave na področju celovitosti in staranja struktur bodo prispevale k razvoju naslednjih področij:
— napovedovanje nastanka zgodnjih poškodb v jeklenih zlitinah zaradi skupnih učinkov sevanja, korozije, dinamičnih obremenitev in mikrostrukture;
— lokalizacija plastičnih deformacij znotraj polikristalnega skupka zaradi dinamičnih napetostnih obremenitev;
— povezava med makroskopskim obnašanjem materiala ter zakonitostmi in lastnostmi na nižjih nivojih strukture;
— napovedovanje učinkov (toplotnega) utrujanja v kovinah in zlitinah.
VERJETNOSTNE VARNOSTNE ANALIZE
Raziskave na področju verjetnostnih varnostnih analiz bodo omogočile naslednje napredke pri razvoju znanosti:
— vrednotenje posledic ekstremnih zunanjih dogodkov in njihovih kombinacij na varnost kompleksnih sistemov;
— združitev verjetnostnih varnostnih analiz in determinističnih metod, kar je osnova za odločanje z upoštevanjem tveganja.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati vseh pristopov in predlaganih štirih sklopov raziskav in njihova medsebojna povezava ter dopolnjevanje so nujna teoretična osnova za varnostne analize, povezane z varnim in stabilnim obratovanjem JE Krško ter za izpeljavo najzahtevnejših strokovnih nalog za JE Krško in Upravo RS za jedrsko varnost. Rezultati tako prispevajo neposredno in posredno h krepitvi nivoja varnostne kulture v Sloveniji.
Podrobneje: raziskave na področju prenosa toplote in snovi in težkih nesreč, tudi v kombinaciji z raziskavami celovitosti in staranja struktur in verjetnostnimi varnostnimi 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.
Dodatne raziskave na področju celovitosti in staranja struktur omogočajo natančnejšo napoved življenjske dobe pomembnih komponent JE Krško, kar ima prav tako neposreden vpliv na zagotavljanje varne 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. K vpeljavi verjetnostnih metod na osnovi tveganja v procese odločanja in k razvoju predpisov na osnovi analiz tveganja pa bodo ključno prispevale raziskave na področju verjetnostnih varnostnih analiz in tveganja.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo,
zaključno poročilo
