Dikey akışta ve ilişkili kanallarda kütle değişimi

Abstract

ÖZET Nükleer Reaktör soğutma kanallarında tıkanma (blockage) oluşması ile kanallar içi akışda meydana gelen değişiklik reaktör kalbi soğutulması üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Dolayısı ile, reaktörün güvenliği yönünden çok önemli olabilir. Tıkanmanın sonucu; tıkanma oranına bağlı olarak akışın bir bölümünün tıkalı olmayan kanala saptırılması şeklindedir. Bu nedenle tıkalı kanalda ısı transferi olumsuz yönde etkilenebilir. Isı transferinde durumun saptanması, tıkanma öncesi ve sonrası akış dağılımının detaylı bilinmesini gerektirir. Nükleer Reaktör soğutma kanallarında akış analizi genellikle altkanal yaklaşımı ile yapılır. Bu yöntemde altkanallar eksenleri boyunca küçük kontrol hacimlerine bölünür ve eksenel yönde korunum denklemleri yazılır. Yanal yönde transfer ise özel yanal korunum denklemleri ile dikkate alınır. Böylece yanal transferler dikkate alınmış ve problemin tek boyutluluğu korunmuş olur. Verilen kontrol hacminde ortalama akışkan özellikleri kullanılır. Kanallarda tıkanma bulunması durumunda da aynı yöntem araştırıcılar tarafından kullanılmıştır. Birbiri ile ilişkili iki altkanalda yapılan araştırmaların altkanallar arası akış dağılımı mekanizmasının genel olarak anlaşılmasına yardımcı olacağı kabul edilmişdir. Bu çalışmanın amacı; birbiri ile ilişkili iki altkanal arasındaki kütle değişimi hesabına s/C parametresinin etkisini araştırmaktır. Araştırma; deneysel ve teorik hesaplar arasında özellikle yüksek tıkanma oranlarında meydana gelen farklılığın anlaşılması ve giderilmesi yönünden önemlidir. Çalışmanın birinci bölümünde; tıkanma nedenleri ve çeşitleri ile sonuçlan hakkında bilgi verilmiş ve birbiri ile ilişkili iki paralel altkanalda tıkanmanın etkisi belirtilmiştir. İzleyen bölüm; bu çalışma için seçilen deney sonuçlarını ve deneylerin yapıldığı donanımı vermektedir. Daha sonra COBRA ve COBRA PC kodlan tanıtılmış ve s/C parametresi değişiminin deney-hesap uyumuna olumlu katkısını gösteren hesap sonuçları verilmiştir. vıı

SUMMARY Investigation of the redistribution of the flow caused by subchannel blockage in rod bundles is of great importance for reactor safety. A consequence of a subchannel blockage is to divert, depending on the severity of the blockage, some or all of the flow into neighbouring subchannels. Therefore, heat transfer in a blocked channel may be impaired. Prediction of heat transfer conditions in the upstream and downstream regions requires detailed information on the flow redistribution caused by a blockage. Prediction of the thermalhydraulic behaviour of coolant flow in nuclear reactor fuel channels is usually done using the subchannel approach; this approach consists of dividing subchannels axially into small control volumes and writing the conservation equations for axial flow while taking into account the exchange of mass, momentum and energy between adjacent subchannels. The transverse momentum equation is used to ensure the coupling of the subchannels axial equations.In the case of blocked channels, the same calculation schema has also been used by some investigators. The experiments performed in two interconnected subchannels found helpful to understand the redistribution mechanism of the flow between subchannels. The aim of this study is to investigate the effect on the change of s/E parameter to the calculation results of mass exchange between two interconnected subchannels. This is important for the agreement between experimental and theoretical results when one of the subchannel has high blockage fraction. In first chapter the causes of blockage in reactor cooling channels are introduced and than the information are given about the effects of the blockage in two parallel interconnected subchannels. Following chapter gives the experiments that are used in this study and the test section in which the experiments are perfomed. Besides that, the distribution of the pressure and the transfer of the mass between two subchannels are given. Moreover, COBRA' s cod, the most widely used computer program at subchannels' analysis, are introduced. To conclude, it is observed that the change on the parameter s/? has great contribution to the agreement between theoretical and experimental results. vin