Zem augsta spiediena: kameras priekšā plūst ūdens tvaiks

Izmēģinājuma kamera padara redzamas galējās straumes

Tvaika ūdens plūsma pie 5 megapaskāliem (50 reizes pārsniedz normālo spiedienu) un 264 ° C, novērojams FZD TOPFLOW iekārtā © FZD
lasīt skaļi

Neviens nebija varējis tieši novērot, kā ūdens un tvaiks plūst caur cauruli ar normālu spiedienu, kas 50 reizes pārsniedz temperatūru 264 grādi pēc Celsija. Bet tagad pētnieki ir izveidojuši īpašu testa kameru, kas šādas galējās straumes padara redzamas. Tas ir svarīgi, piemēram, lai novērtētu dzesēšanas ūdens izturēšanos noplūdes gadījumā atomelektrostacijā.

Šķidrās gāzes plūsmas ir daudz izmantojamas ķīmijas, naftas un enerģijas rūpniecībā. Kodoliekārtās zināšanas par plūsmas procesiem ir īpaši svarīgas, lai novērtētu augu drošību. Piemēram, paaugstināta spiediena ūdens reakcijā pirmajā ciklā parasti ūdens plūst tikai zem augsta spiediena un temperatūrā ap 300 ° C.

Siltumu, kas reaktorā izdalās siltumenerģijas veidā, absorbē ūdens un tvaika ģeneratorā piegādā otrajai shēmai, kas turbīnas piegādā ar tvaiku. Ja pirmajā ciklā būtu noplūde, pēdējā izraisītu tvaika radīto spiediena kritumu. Lai nodrošinātu reaktora serdes drošu izslēgšanu un dzesēšanu šādā negadījumā, tiek nodrošināti daudzi aktīvi un pasīvi pasākumi.

Eksperimentējiet ar gaisa spiedienu 70x

Viens no Dresden-Rossendorf Forschungszentrum Drošības pētījumu institūta (FZD) uzdevumiem ir eksperimentāli izpētīt un modelēt ūdens un tvaika plūsmu plūsmas parādības kodoldzesēšanas kontūras daļās. Tā kā šādus apsvērumus izmaksu dēļ nevar veikt 1: 1 mērogā, sarežģītām plūsmas procesu datorizētām simulācijām būtu jāpalīdz pārvērtēt izmērīto izmēģinājuma augu eksperimentālos rezultātus reālajā mērogā.

Šādiem eksperimentiem FZD ir pieejama sistēma TOPFLOW. TOPFLOW ir saīsinājums no “pārejošas divfāzu plūsmas” un ir viena no lielajām Forschungszentrum Jülich pētniecības iespējām. Sistēma tiek izmantota tvaika-ūdens un gaisa-ūdens plūsmu eksperimentālai izpētei. Elektriskais tvaika ģenerators ar jaudu 4 megavatus ļauj 7 megapaskālu laikā radīt līdz 1, 5 kilogramiem tvaika sekundē, tas ir, 70 reizes pārsniedzot parasto gaisa spiedienu. displejs

Spiediena kamera līdz šim ir necaurspīdīga

Līdz šim nav bijis iespējams vizualizēt ūdens un tvaika plūsmas augstā spiedienā un augstā temperatūrā lielā platībā, jo sistēmas komponenti, kuriem jāiztur šāds spiediens, parasti ir izgatavoti no cieta tērauda, ​​ti, tie ir piemēroti Kameras necaurlaidīgas. FZD izstrādātā eksperimentālā tehnika ļauj veikt eksperimentus ar pakļautām vētrām kodolreaktoros spiediena kamerā. Šajā kamerā faktiskajā testa sadaļā un tvertnes atmosfērā spiediens tiek izlīdzināts, lai eksperimentālās iekārtas dizaina sastāvdaļas netiktu pakļautas lielām spiediena atšķirībām.

Tieša novērošana iespējama tagad

Tas ļauj detaļu sienas nodrošināt ar lieliem novērošanas logiem, kas ļauj izmantot ātrgaitas videokameras. Šādi iegūtie dati ir unikāli to augstās telpiskās un laika izšķirtspējas dēļ, un tikmēr tie ir arī starptautiski pieprasīti. Video novērojumi ir īpaši vērtīgi, jo tie nodrošina datus ar augstu laika un telpas izšķirtspēju. Tādēļ tos jau sen izmanto, piemēram, gaisa-ūdens plūsmu izpētē Plexiglas kanālos pie apkārtējā spiediena. Ar jaunās spiediena kameras palīdzību ūdens un tvaika plūsmas tagad var filmēt zem augsta spiediena

Dati drošības analīzei

FZD pirmo reizi visā pasaulē ar ātrgaitas videokameru tika novērotas sarežģītas tvaika un ūdens plūsmas ar spiedienu līdz 5 megapaskāliem (aptuveni viens metrs vienlaicīgi). Ģeometrijas pamatā ir tā sauktā karstā virkne vācu spiediena ūdens reaktorā. Tas ir termins lielajam cauruļvadam, kurā karstais dzesēšanas ūdens plūst no reaktora uz tvaika ģeneratoru. Tvaiks un ūdens šajā līnijā kritiena gadījumā plūdīs pretējos virzienos un kavē viens otru. Tvaika plūsma ierobežo maksimālo iespējamo ūdens plūsmu, kas ieplūst atpakaļ reaktora kodolā un veicina serdes atdzišanu. Precīzām zināšanām par šo ūdens plūsmas ierobežojumu ir izšķiroša nozīme drošības analīzēs.

Dati ir svarīgs pamats turpmākai simulācijas programmu izstrādei, un tos galu galā var izmantot atomelektrostaciju un citu tehnisko iekārtu projektēšanai, optimizēšanai un drošības analīzei. Tikai tad, kad datorprogrammas varēs pareizi aprēķināt sarežģītās tvaika un ūdens plūsmas, varēs iztikt bez šādiem sarežģītiem eksperimentiem.

(Drēzdenes Rossendorfas pētniecības centrs, 08.05.2009. - NPO)