Published January 1, 1993 | Version v1
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Analytical Study with the Heating Code of the Passive Heat Transport Effects in the LUNA-3D Experiment Part I: Description of the Experimental and Analytical Results

Creators

  • 1. Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI), Tokyo, Japan
  • 2. Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Jülich, Germany

Description

[Automatically extracted and translated] The purpose of this study is to investigate passive heat transport mechanisms with natural convection, thermal radiation, and thermal conduction in a complex 3-D pebble-bed configuration. Especially, this study relates to experimental and analytical results in various pressure and initial conditions. The experiments had been conducted with the large-scale test facility LUNA-3D using a comprehensive instrumentation for temperature measurements in the pebble-bed. Azimuthal temperature effects had been produced with an electrical heating on the pressure vessel wall. The analysis of the temperature response behavior had been performed with the heat transport code HEATING-3D adopting the specific geometry and boundary conditions. The comparison of experimental and analytical results had been obtained by a high-performance visualization system. In particular, this study has shown that natural convection effects are very important as a heat dissipation point of view even under depressurization conditions, besides thermal conduction and thermal radiation in the structures. In general, the experimental and analytical results are in agreement for the analyzed depressurization conditions. The comparison showed that the established HEATING-3D code is suitable for such heat transport analyses of energy systems. The results of this study are presented in three parts: Part I: Description of the Experimental and Analytical Results; Part II: Application of a Plate Model for Thermal Radiation; and Part III: Visualization and Evaluation of Experimental Results. The first part of this report describes the main analytical results of the temperature response behavior of the test facility. Additional presentations are given in Part II and III.

Abstract (German)

[Automatisch extrahiert und übersetzt] Ziel dieser Studie ist es, passive Wärmetransportmechanismen mit natürlicher Konvektion, thermischer Strahlung und Wärmeleitung in einer komplexen 3D-Kiesbettkonfiguration zu untersuchen. Insbesondere bezieht sich diese Studie auf experimentelle und analytische Ergebnisse unter verschiedenen Druck- und Anfangsbedingungen. Die Experimente wurden mit der großtechnischen Testanlage LUNA-3D durchgeführt, die mit umfassender Messtechnik für Temperaturmessungen im Kiesbett ausgestattet ist. Azimutale Temperatureffekte wurden durch eine elektrische Beheizung der Druckbehälterwand erzeugt. Die Analyse des Temperaturverhaltens wurde mit dem Wärmetransportcode HEATING-3D durchgeführt, der die spezifische Geometrie und Randbedingungen berücksichtigt. Der Vergleich der experimentellen und analytischen Ergebnisse wurde durch ein leistungsstarkes Visualisierungssystem erreicht. Insbesondere hat diese Studie gezeigt, dass natürliche Konvektionseffekte aus Sicht der Wärmeabfuhr auch unter Druckentlastungsbedingungen sehr wichtig sind, neben der Wärmeleitung und der thermischen Strahlung in den Strukturen. Im Allgemeinen stimmen die experimentellen und analytischen Ergebnisse für die analysierten Druckentlastungsbedingungen überein. Der Vergleich zeigte, dass der etablierte HEATING-3D-Code für solche Wärmetransportanalysen von Energiesystemen geeignet ist. Die Ergebnisse dieser Studie werden in drei Teilen präsentiert: Teil I: Beschreibung der experimentellen und analytischen Ergebnisse; Teil II: Anwendung eines Plattenmodells für die thermische Strahlung; und Teil III: Visualisierung und Bewertung der experimentellen Ergebnisse. Der erste Teil dieses Berichts beschreibt die wichtigsten analytischen Ergebnisse des Temperaturverhaltens der Testanlage. Zusätzliche Präsentationen werden in Teil II und III gegeben.

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Original title (German)
Analytische Studie mit dem Heizcode der passiven Wärmetransporteffekte im LUNA-3D-Experiment Teil I: Beschreibung der experimentellen und analytischen Ergebnisse

Publishing Information

Report number
KFA-ISR-1993

INIS

Country of Publication
Germany
Country of Input or Organization
International Atomic Energy Agency (IAEA)
Subject category
S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; S42: ENGINEERING;
Descriptors DEI
AFTER-HEAT; ANALYTICAL SOLUTION; BOUNDARY CONDITIONS; D CODES; ENERGY SYSTEMS; F CODES; GEOMETRY; HEAT LOSSES; HTGR TYPE REACTORS; NATURAL CONVECTION; PRESSURE VESSELS; TEMPERATURE DISTRIBUTION; TEMPERATURE MEASUREMENT; TEST FACILITIES; THERMAL CONDUCTIVITY; WALLS
Descriptors DEC
COMPUTER CODES; CONTAINERS; CONVECTION; ENERGY LOSSES; ENERGY TRANSFER; GAS COOLED REACTORS; GRAPHITE MODERATED REACTORS; HEAT TRANSFER; LOSSES; MASS TRANSFER; MATHEMATICAL SOLUTIONS; MATHEMATICS; PHYSICAL PROPERTIES; REACTORS; THERMODYNAMIC PROPERTIES
Proposed descriptors and Free-text terms
FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY; FORSCHUNGSZENTRUM JUELICH; HTGR TYPE REACTORS;

Optional Information

Notes
Document from Juelich Preservation Project