Fragmentation of low-melting metals by collapsing steam bubbles
Description
When a hot melt meets a vaporable liquid of lower temperature, explosive vaporisation of the cooler liquid may be the result. This is called a steam explosion if a substantial amount of thermal energy is converted into mechanical energy. One important step in understanding about steam explosions is to explain the surface increase of the hot melt. There are several competing fragmentation hypotheses, but so far there has been no model to describe fragmentation criteria as well as the time curve of surface increase on the basis of physical processes. An overall model is now given for one of the possible fragmentation mechanisms, i.e. the division of the melt by collapsing steam bubbles. The model estimates the surface increase of the melt on the basis of heavy supercooled boiling, the heat transfer connected with it, the transfer of mechanical energy during steam bubble collapse, and the solidification of the melt. The results of the calculations have shown that basic experimental observations, e.g. time and extent of fragmentation, are well presented in the model with regard to their order of magnitude. The model presents a qualitatively correct description of the effects of important influencing factors, e.g. supercooling of the coolant or initial temperature of the melt. (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Beim Zusammentreffen heisser Schmelze mit einer verdampfbaren kaelteren Fluessigkeit kann es zu einer explosionsartigen Verdampfung der kaelteren Fluessigkeit kommen. Wird dabei in nennenswertem Umfang Waermeenergie in mechanische Energie umgesetzt, spricht man von einer Dampfexplosion. Ein wesentlicher Schritt zum Verstaendnis der Dampfexplosion ist die Erklaerung der Oberflaechenvergroesserung der heissen Schmelze. In Konkurrenz stehen mehrere Fragmentationshypothesen, jedoch existierte bislang kein Modell, das neben Kriterien zum Auftreten der Fragmentation auch den zeitlichen Verlauf der Oberflaechenvergroesserung auf der Grundlage physikalischer Vorgaenge beschrieben haette. Fuer einen moeglichen Fragmentationsmechanismus - die Zerteilung der Schmelze durch kollabierende Dampfblasen - wird ein Gesamtmodell vorgelegt, das die Oberflaechenvergroesserung der Schmelze abschaetzt, eingebettet in die Vorgaenge des heftigen, unterkuehlten Siedens, den dabei auftretenden Waermeuebergang, der Uebertragung mechanischer Energie beim Blasenkollaps und der Verfestigung der Schmelze. Es konnte anhand von Rechenergebnissen gezeigt werden, dass wesentliche experimentelle Beobachtungen, wie Fragmentationszeit und Fragmentationsumfang, groessenordnungsmaessig durch das Modell richtig wiedergegeben werden. Die Wirkung wichtiger Einflussgroessen, wie Unterkuehlung des Kuehlmittels oder Anfangstemperatur der Schmelze beschreibt das Modell qualitativ richtig. (orig.)
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Additional titles
- Original title (German)
- Fragmentation niedrigschmelzender Metalle durch kollabierende Dampfblasen
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 162 p.
- Report number
- IKE--2-48
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 11508357
- Subject category
- S61: RADIATION PROTECTION AND DOSIMETRY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- BUBBLES; CORIUM; EXPLOSIONS; FUEL-COOLANT INTERACTIONS; MATHEMATICAL MODELS; MELTDOWN; STEAM; SURFACE PROPERTIES
- Descriptors DEC
- ACCIDENTS; REACTOR ACCIDENTS