Published July 1991 | Version v1
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Experimental investigation of the critical heat flux in 8 mm circular tubes and in 7-rod bundles

Description

In a broad framed research program to develop a high conversion pressurized water reactor (HCPWR), experiments of critical heat flux (CHF) in 8 mm circular tubes and in closely spaced 7-rod bundles are performed. Freon 12 is used as working fluid. The influence of different parameters on CHF, e.g. pressure, mass flux, steam quality, tube diameter, spacers and power distributions is investigated. CHF fluid-to-fluid modelling is used to transfer the test results to water conditions. The CHF experiments with 8 mm tubes yield an increase of critical heat flux with increasing mass flux under HCPWR conditions. A HCPWR therefore shows an attractive CHF-behaviour due to its high mass fluxes compared to a conventional PWR. The test results in 8 mm tubes, combined with the test results of other authors, underline that correlations in the literature can not reproduce the diameter influence on CHF with sufficient accuracy. The experiments with 7-rod bundles show on the basis of the same hydraulic diameters much lower CHF values compared to the tube experiments. The influence of spacers (grid spacer and wire wrap) on CHF is found to be substantially governed by the local steam quality. For low steam quality wire wraps lead to higher CHF. An opposite influence of spacers on CHF is found for high steam quality. CHF increases during the transition from uniform to non-uniform power distributions. The test results with different radial power distributions can qualitatively be explained by using a subchannel analysis. These experiments deliver a data base for the verification of subchannel analysis codes. (orig./GL)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

Im Rahmen der Entwicklung eines fortgeschrittenen Druckwasserreaktors (FDWR) werden Experimente zur kritischen Heizflaechenbelastung (KHB) in 8 mm-Kreisrohren und 7-Stabbuendeln mit dem Kaeltemittel Frigen R12 durchgefuehrt. Der Einfluss verschiedener Parameter, wie Druck, Massenstromdichte, Dampfqualitaet, Durchmeser, Abstandshalter und Leistungsverteilungen auf die kritische Heizflaechenbelastung wird untersucht. Auf die Problematik der Uebertragung der Messergebnisse auf Wasser-Bedingungen wird anhand eines Literaturstudiums von Umrechnungsmodellen eingegangen. Die Experimente mit 8 mm-Kreisrohren zeigen unter FDWR-Bedingungen eine Zunahme der kritischen Heizflaechenbelastung bei steigender Massenstromdichte. Ein FDWR besitzt somit infolge seiner hohen Massenstromdichte ein guenstiges Verhalten bezueglich der KHB. Die Messdaten in 8 mm-Kreisrohren, zusammen mit den Messdaten von anderen Autoren, zeigen, dass die in der Literatur angegebenen Korrelationen den Einfluss des Rohrdurchmessers auf die kritische Heizflaechenbelastung nicht ausreichend erfassen koennen. Die Experimente mit 7-Stabbuendeln zeigen bei gleichem hydraulischem Durchmesser niedrigere KHB-Werte als diejenigen mit Kreisrohren. Der Einfluss der Abstandshalter (Gitterabstandshalter, Drahtwendeln) auf die kritische Heizflaechenbelastung haengt stark von der Dampfqualitaet ab. Bei niedriger Dampfqualitaet fuehren die Drahtwendeln zu einer hoeheren kritischen Heizflaechenbelastung. Bei hoher Dampfqualitaet ist der umgekehrte Effekt zu beobachten. Beim Uebergang von einer gleichmaessigen auf eine ungleichmaessige Beheizung des Buendels nimmt die kritische Heizflaechenbelastung zu. Die Messergebnisse mit verschiedenen radialen Leistungsverteilungen koennen qualitativ mit Hilfe einer Unterkanalanalyse interpretiert werden. Diese Messergebnisse liefern gleichzeitig eine Datenbasis zur Verifizierung von Unterkanalanalyseprogrammen. (orig./GL)

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Original title (German)
Experimentelle Untersuchungen zur kritischen Heizflaechenbelastung in 8 mm-Kreisrohren und in 7-Stabbuendeln

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Imprint Pagination
187 p.
Report number
KFK--4884