Published June 1989 | Version v1
Report

Investigation of the thermal diffusion in the transverse flow, narrow rod cluster of a new fast breeder core with open fuel elements

Description

This report from the research field for nuclear and new energy systems of the Ruhr University deals with one particular aspect of thermohydraulic design, namely with the effects of possible, transverse flow mixing processes in the cooling agent in the reactor core with open fuel element clusters on the core outlet temperature profile, which is significant with regard to the overall thermodyamic efficiency. The state of research and the resulting tasks yet to be performed are explained. The first point of main interest of this research report was to provide experimental data confirming the calculated data already established within the framework of the project (BENTE/14). Good agreement with calculations was found (Chapter 3). Insight had to be gained into the flow conditions in order to be able to develop a model of the mixing and exchange processes in the core, to be described by the term 'thermal diffusion'. This model and approaches for a numerical solution are presented in chapter 4 and 5. The tensor coeffieicnts quantifying the thermal diffusion had to be derived from a number of tracer measurements and by comparison with parametricised computer runs. Simple relations could be found for the dependence of these coefficients from the local impact flow angle in the fuel rod lattice. Chapter 6). Finally, a complete example was thoroughly tested by computer calculations, the results were applied to the new core design, and were compared with a measured core outlet temperature profile. Again, good agreement was achieved. Chapter 7). (orig.)

Availability note (English)

Available from TIB Hannover: RO 9602(5).

Abstract (German)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem Teilproblem der thermohydraulischen Auslegung, naemlich der Frage, welchen Einfluss die im offenen Kernverband moeglichen Quervermischungsvorgaenge des Kuehlmittels auf das fuer den thermodynamischen Gesamtwirkungsgrad wichtige Kernaustrittstemperaturprofil haben. Der Stand der Forschung und die daraus resultierende Aufgabenstellung werden erlaeutert. Der erste Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag in der experimentellen Bestaetigung des im Rahmen des Gesamtvorhabens bereits errechneten Geschwindigkeitsfeldes (BENTE/14/). Eine gute Uebereinstimmung mit der Rechnung konnte festgestellt werden (Kap. 3). Die Kenntnis des Stroemungsfeldes war Voraussetzung zur Entwicklung eines Modells zur Beschreibung der unter dem Begriff 'Waermediffusion' zusammengefassten Vermischungs-und Austauschvorgaenge im Kern. Dieses Modell und der Ansatz zu seiner numerischen Loesung sind in den Kapiteln 4 und 5 beschrieben. Die die Waermediffusion quantifizierenden Tensorkoeffizienten waren hierbei aus einer Vielzahl von Tracermessungen durch Vergleich mit parametrisierten Rechenlaeufen zu extrahieren. Fuer die Abhaengigkeit dieser Koeffizienten vom lokalen Stabgitteranstroemwinkel konnten einfache Beziehungen gefunden werden (Kap. 6). Abschliessend (Kap. 7) wurden in einer Beispielrechnung die gewonnenen Erkenntnisse auf den neuen Kern angewandt und mit einem gemessenen Kernaustrittstemperaturprofil verglichen, wobei sich ebenfalls eine gute Uebereinstimmung zeigte. (orig.)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Untersuchung der Waermediffusion im schraegdurchstroemten engen Stabgitter eines neuen Schnellen Brueter Kerns mit offenen Brennelementen

Publishing Information

Imprint Pagination
117 p.
Report number
RUB-E--5

Optional Information

Contract/Grant/Project number
Contract BMFT RB0148