Name: study of siphon breaker experiment and simulation for a research reactor
Uploaded: 2017-09-26T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor at JoVE.com

이 작품은 한국 정부에 의해 투자 하는 한국 (NRF) 부여의 국립 연구 재단에 의해 지원 되었다 (MSIP: 과학기술부, 정보 통신 및 미래 계획) (제 NRF-2016M2B2A9911771).

1. 실험 절차 4 , , 5 6 <ol><li>준비 단계 <ol><li>확인 실험 시설. 로 카 크기, SBL 크기, 사이 펀 브 레이 커, 형식과 실험 전에 구멍의 존재 등 테스트 매트릭스 테스트 조건 확인 신중 하 게 테스트 매트릭스에 따라 달라 집니다. 또한, 테스트 하는 기기 및 시설 구성 요소 제대로 작동 데이터 또는 오작동 없이 확인.</li>
		<li>낮은 탱크 안에 설치 된 반환 펌프를 사용 하 여 물 위 탱크를 채워.</li>
		<li>는 SBL 내부 잔류 공기를 제거합니다. SBL에서 잔류 공기를 제거 하는 진공 펌프와 버퍼 챔버를 사용.</li>
		<li>상단 탱크의 초기 물 수준을 확인합니다. 탱크에 부착 된 눈금자를 사용 하 여.</li>
	</ol></li> <li>테스트 단계 <ol><li>파이핑 시스템의 끝에 밸브를 엽니다.</li>
		<li>빼돌리는 주요 현상 중 수 위, 유량, 압력 변화 등 측정된 데이터를 확인 데이터 수집 시스템을 사용 하 여 컨트롤 룸에서. 아무 유출 냉각수의 경우 첫 번째 실험은 끝납니다. 마지막으로, 주어진된 테스트 조건을 얻은 실험 결과 기록.</li>
	</ol></li> <li>(SBL 크기로 카 크기, 구멍의 존재와 카 위치) 테스트 변수를 다음과 같이 변경.
	<ol><li>변화는 SBL 크기 2, 2.5, 3, 4, 5, 및 6에 연속적으로, 주어진된 SBL 위치 2 그림 2에 플랜지 조인트에 의해 메인 파이프에 연결 되어. 
		참고: SBL 크기로 카 크기, 구멍의 존재 등 실험 변수는 볼트와 너트와 플랜지 조인트를 사용 하 여 변경 됩니다. 따라서, 이러한 프로세스는 수동으로 실시 하 고 있습니다.</li>
		<li>단계 1.1.1-1.2.2 모든 SBL 크기 실험 할 때까지 반복.</li>
		<li>위치 1에에서 카와로 카 크기 6, 8, 10, 12, 14, 그리고 16 인치를 연속적으로 변경, 주어진된 감속 기는 그림 2에서 3의 위치에 플랜지 조인트에 의해 메인 파이프에 연결 되어.</li>
		<li>단계 1.1.1-1.3.2 모든 카 크기 실험 할 때까지 반복.</li>
		<li>구멍 (또는 제거 구멍) 상단 탱크의 바닥에 플랜지 조인트에 의해 메인 파이프에 연결 설치. 
		참고: 이전 단계의 실험을가지고 실시 되었습니다 구멍의 부재 (또는 존재). 따라서, 구멍 해야 될 설치 (또는 제거) 다음 실험에 대 한.
		<ol><li>상단 탱크 내부의 물 인지 확인이 작업을 하기 위해.</li>
		</ol></li> <li>1.3.4 1.1.1-단계를 반복 하십시오. SBL와로 카 크기 구멍의 존재 (또는 결핍)의 효과 확인 하려면 이전 단계를 반복.</li>
		<li>는로 카 위치 2, 변경 이전 단계의 실험으로 카 위치 1와 밖으로 진행 되었습니다. 다음 실험에 대 한로 카 위치 변경. 
		참고: 실험 설정에서 두로 카 위치는 구성 됩니다. 각 카 파이프 절연 나비 밸브와 함께 주요 파이핑 시스템에 연결 됩니다.
		<ol><li>카 위치를 변경 하려면 카 위치 1에서 격리 나비 밸브 닫고 카 위치 2에 밸브를 엽니다.</li>
		</ol></li> <li>1.3.6 1.1.1-단계를 반복 하십시오.</li>
	</ol></li></ol> 2. 시뮬레이션 프로그램 실행 <ol><li>빼돌리는 차단기 시뮬레이션 프로그램을 실행 하려면 프로그램 아이콘을 클릭 합니다. 
	참고: 절차는 추가 비디오 1에서 보여 줍니다. 같이, 시뮬레이션 프로그램의 초기 화면 (매개 변수, 실행, 수동, 및 출구 표시) 4 버튼 구성 되어 있습니다. 사용자가 클릭할 때는 &#39; 매개 변수를 표시 &#39; 버튼, 새로운 명령 창이 열리고 매개 변수 목록이 포함 되어 있습니다. 사용자는 수정 하 고 변수의 숫자 값을 확인할 수 있습니다. &#39; 실행 &#39; 포함 된 공식으로 입력된 매개 변수를 대체 하 여 계산을 수행 하는 버튼. &#39; 수동 &#39; 버튼은 사용 및 프로그램 버전을 알리기 위한 그리고 &#39; 출구 &#39; 버튼 프로그램을 닫습니다. 결과에 표시 되는 &#39; 결과 보기 &#39; 창.</li>
	<li>클릭는 &#34; 표시 매개 변수 &#34; 버튼.</li>
	<li>주어진된 시뮬레이션 상황을 고려 하는 입력된 데이터 변경.</li>
	<li>클릭에 &#34; 실행 &#34; 단추.</li>
	<li>수 위 그래프 형태 검사는 &#39; 결과 보기 &#39; 창. 프로그램 시간, 결과 값을 구성 하 고 자동으로 그래프를 플롯.
	<ol><li>그래프의 모양을 통해 시각적으로 빼돌리는 침입의 가능성을 확인, 물 수준 또는 undershooting 높이 있는 동일한 값 일관 되 게 끝까지, 경우 사이 펀 깨고 주어진된 조건 하에서 가능 하다. 그림 3을 참조 하십시오.</li>
	</ol></li> <li>다른 출력 체크는 &#39; 결과 보기 &#39; 창. Note 8 옵션 (수 위, undershooting 높이, 압력, 물 속도, 공기 속도, 2 단계 혼합 속도, 수량 및 마찰) 출력을 확인 하는. 확인란을 사용 하 여 그래프 유형 선택. 
	참고: 그것은 시간으로 각 값의 변화를 그래프를 통해 볼 수 있습니다 때문에 싸이 펀 깨는 현상을 한 눈에 이해 하기 쉽습니다.</li>
	<li>클릭 하 여 시간에 따라 출력의 특정 값을 확인 합니다 &#34; 특정 시간에 계산 &#34; 버튼. 원하는 시간을 입력 하 고 설정된 된 시간에 따라 결과 확인 하십시오.</li>
	<li>클릭 하 여 모든 시뮬레이션 결과 데이터 저장은 &#34; 데이터 저장 &#34; 버튼. 
	참고: 결과 텍스트 파일의 형태로 저장 하 고 시뮬레이션된 조건 함께 저장 됩니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>McDonald, J., Marten, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Siphon Break as a Blocking Valve. , (1958).</li><li>. Siphon Breaker Design Requirements 12. Experimental and Analytical Study Available from: <a target="_blank" href="https://www.osti.gov/scitech/biblio/6623426">https://www.osti.gov/scitech/biblio/6623426</a> (1993)</li><li>Sakurai, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=JAERI-Research+99-016.">JAERI-Research 99-016.</a> Study for Improvements of Performance of the Test and Research Reactors. , (1999).</li><li>Kang, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Final Report of Experimental Studies on Siphon Breaker. , (2011).</li><li>Kang, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Experimental Study of Siphon breaker. , (2013).</li><li>Kang, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Siphon Breaker Design on Research Reactor with Real-Scale Experiment. , (2015).</li><li>Fossa, M., Guglielmini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+Drop+and+Void+Fraction+Profiles+during+Horizontal+Flow+through+Thin+and+Thick+Orifices.">Pressure Drop and Void Fraction Profiles during Horizontal Flow through Thin and Thick Orifices.</a> Exp. Thermal Fluid Sci. 26, 513-523 (2002).</li><li>Lee, K. Y., Kim, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+siphon+breaker+simulation+program+for+investing+loss+of+coolant+accident+of+a+research+reactor.">Development of siphon breaker simulation program for investing loss of coolant accident of a research reactor.</a> Ann. Nucl. Energy. 101, 49-57 (2017).</li><li>Lee, K. Y., Kim, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+Study+on+Loss+of+Coolant+Accident+of+a+Research+Reactor.">Theoretical Study on Loss of Coolant Accident of a Research Reactor.</a> Nucl. Eng. Des. 309, 151-160 (2016).</li><li>Lee, K. Y., Seo, K. W., Chi, D. Y., Yoon, J. H., Kang, S. H., Kim, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+analytical+studies+on+the+siphon+breakers+in+research+reactor.">Experimental and analytical studies on the siphon breakers in research reactor.</a> European Research Reactor Conference. , 18-22 (2012).</li></ol>

저자는 공개 없다.

사이 펀 차단기 파이프 파열 사고 발생 때 냉각수의 손실을 방지 하는 데 사용 하는 수 동적 운영 안전 장치입니다. 그러나, 실제 규모 연구 원자로 대 한 아무 실험 때문에 현대 연구 원자로에 적용 하기가 어렵습니다. 이런 이유로 실제 규모 실험 포와 한국 원자력 연구원에 의해 실시 했다. 실험의 목적은 사이 펀 속보는 실제 규모 크기에 가능한 식별에 영향을 주는 요인 깨는 사이 펀을 확인 했?...

요르단 연구 및 훈련 반응 기 (JRTR) 김광일 연구 반응 기 (KJRR), 같은 접시 형 연료를 사용 하 여 원자로의 수는 최근에 증가 했다. 격판덮개 유형 연료를 쉽게 연결 하려면 연구 원자로 코어 하향 흐름을 요구 한다. 이후 연구 원자로 냉각 시스템의 그물 긍정적인 흡입 머리 필요, 일부 냉각 시스템 구성 요소 수 잠재적으로 원자로 아래 설치할 수 있습니다. 그러나, 원자로 아래 기본 냉각 시스템에서 파이프 파열 경우 사이 펀 효과 공기에 반응 기의 노출에서 발생할 수 있는 냉각수의 연속 배수를 발생 합니다. 이 잔여 열 제거할 수 없습니다, 어떤 심각한 사고로 이어질 수 있는 의미 합니다. 따라서, 냉각수 사고 (카)의 분실 시 심각한 사고를 방지할 수 있는 안전 장치 필요 하다. 사이 펀 브 레이 커 같은 안전 장치입니다. 그것은 효과적으로 공기의 돌입을 사용 하 여 배수를 방지할 수 있습니다. 전체 시스템을 시스템을 파괴 하는 사이 펀을 이라고 합니다.
연구 원자로 안전의 개선에 대 한 여러 연구를 실시 되었습니다. 맥도날드와 담 비1 적극적으로 동작 하는 차단기로 밸브를 깨는 싸이 펀의 성능 확인 실험을 실시. 닐과 스티븐 스2 소형 파이프에 수 동적으로 운영 장치 사이 펀 브 레이 커를 사용 하 여 실험을 수행. 사쿠라이3 완전히 별도 공기-물 흐름 모델 적용 된 위반 사이 펀을 분석 하는 분석 모델을 제안 했다.
깨는 싸이 펀은 많은 매개 변수를 고려해 야 할 필요가 있기 때문에 매우 복잡 합니다. 또한, 실제 규모 연구 원자로 대 한 실험 수행 하지가지고 있기 때문에 현대 연구 원자로에 이전 연구를 적용 하기가 어렵습니다. 따라서, 이전 연구 하지 깨는 사이 펀에 대 한 만족 스러운 이론적인 모델을 제시 했습니다. 이런 이유로 실제 규모 실험 이론적인 모델을 확립 실시 했다.
연구 반응 기에 싸이 펀 브 레이 커의 효과 조사, 실제 규모 확인 실험 포항 대학 과학과 기술 (포)와 한국 원자력 연구 연구소 (한국 원자력 연구원)4,5에 의해 수행 되었습니다. ,6. 그림 1 은 사이 펀 브 레이 커 실험에 대 한 실제 시설입니다. 그림 2 는 회로도 시설 그리고 시설 마크 포함.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig1.jpg"> 
그림 1입니다. 실증 실험을 깨는 사이 펀에 대 한 시설. 메인 파이프 크기에 16 이며 아크릴 창 관찰에 대 한 설치. 구멍은 압력 강하를 설명 하기 위해 준비 하는 장치. 따라서, 위 탱크의 바닥에 구멍 어셈블리 부분이 이다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55972/55972fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig2.jpg"> 
그림 2입니다. 회로도의 실험 시설. 측정 포인트의 위치 제공 됩니다. 숫자 나타냅니다 이러한 관련 위치; 포인트 0 의미 사이 펀 브 레이 커의 입구, 지점 수 위를 의미 하는 1, 2 사이 펀 브 레이 커와 메인 파이프의 연결된 부분을 의미 포인트 및 포인트 3 의미는 카 위치. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55972/55972fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
상부 탱크, 낮은 탱크, 배관 시스템, 그리고 반환 펌프 사이 펀 브 레이 커 실험 시설에 의하여 이루어져 있다. 상단 탱크의 용량은 57.6 m3입니다. 하단 영역 및 깊이 14.4 m2 (4 m x 3.6 m) 및 4 m, 각각입니다. 낮은 탱크와로 카 위치는 상단 탱크 아래 위치한 8.3 m. 낮은 탱크의 용량은 70 m3입니다. 낮은 탱크는 실험 기간 동안 물을 저장 하는 데 사용 됩니다. 낮은 탱크 반환 펌프에 연결 된다. 낮은 탱크에 있는 물은 상부 탱크에 양수 된다. 파이핑 시스템의 메인 파이프 크기에 16입니다. 사이 펀 브 레이 커 선 (SBL)의 끝은 낮은 파이프 위에 높이 위치 11.6 m 포인트를 파열. 또한, 그림 1에서 보듯이 아크릴 윈도우 시각화에 대 한 파이프에 설치 됩니다.
여러 장치는 물리적 신호를 측정 하기 위해 설치 되었다. 두 개의 절대 압력 변환기 (APTs)와 3 개의 차동 압력 트랜스듀서 (Dpt) 사용 되었다. 물 질량 유량을 측정 하는 초음파 유량 계는 사용 되었다. 데이터 수집 시스템은 시간 간격 250 ms에서 모든 측정 데이터를 가져오는 데 사용 되었다. 측정을 위한 장비 이외 카메라 관찰에 대 한 설치 및 통치자는 물 수준을 확인 상단 탱크의 내부 벽에 붙어 있던.
다양 한로 카와 사이 펀 브 레이 커 (SB) 크기, 사이 펀 차단기 종류 (선/구멍), 및 반응 기 연료와 파이프 파열 포인트에 대 한 구멍의 존재는 실험에서 고려 되었다. 로 카와 SBL 크기로 카와 SBL의 다양 한 크기의 효과 확인 하기 위하여 사용 되었다. 로 카 크기에 16 및 6에 2에서 배열 했다 SBL 크기에 6에서 배열 했다. 실험에 선 및 구멍 유형 사이 펀 분리기의 사용 되었다, 하지만이 연구의 다음과 같은 내용을 고려 JRTR와 KJRR에 사용 되는 SBL 유형. 실험 결과의 예를 들어, 그림 3 은 압력 및 물 흐름 속도 데이터를 포함 하는 그래프 이다. 2013 년 10 월 4 일에 실험을 실시 했다 고 실험 데이터 샘플은 LN23 (라인 유형 SB, 아니 오리 피스로 카, SBL에서 2.5에에서 12).
실험 데이터에서 깨는 현상 사이 펀을 예측할 수 있는 이론적 모델 설립 되었다. 이론적 모델 베르누이 방정식으로 시작 됩니다. 액체의 속도 베르누이 방정식에서 얻어진 다 고 파이프 지역에 의하여 액체의 속도 곱하여 체적 유량을 얻을 수 있습니다. 또한, 수 용적 율을 사용 하 여 얻을 수 있습니다. 이론적 모델의 기본 개념은으로 위에. 그러나, 사이 펀 현상을 깨고 2 단계 흐름 이기 때문에, 고려해 야 할 추가 포인트가 있다. 2 단계 흐름 분석 모델을 고려, 정확도 확인 테스트를 수행 했습니다. Chisholm 모델 동종 모델 보다 더 정확 이후, Chisholm 모델 현상을 분석 하는 데 사용 됩니다. Chisholm 모델에 따라 2 단계 승수 수식은 공식 17로 표현 된다. 이 방정식에서 ф 2 단계 배율, ρ는 밀도, 나타냅니다 나타내고 X 품질을 나타냅니다.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq1.jpg">(1)
p class = "jove_content" > Chisholm에 모델, 질량 흐름 따라 다릅니다 계수 B 포함 했다. 궁극적으로, Chisholm 계수 B와 원자로 설계 조건 사이의 상관 관계 수식의 이론적 모델의 중요 한 포인트입니다. 즉, 실험의 또 다른 목적은 디자인 조건 및 B. Chisholm 계수 사이의 관계를 설정 하는 데이터를 했다 테스트 결과 설계 조건과 Chisholm 계수 B 사이의 상관 관계 수식 설립 되었다. 결과 이론적 모델 사이 펀 현상 잘 깨고 예측 위해 개발 되었습니다.
또한, 시뮬레이션 프로그램 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)와 함께 개발 되었습니다. 그림 3에서 절대 압력 데이터의 전환에 의해 현상 3 개의 단계로 분할 될 수 있다: 냉각수 (단상 흐름), 사이 펀 속보 (2 단계 흐름), 그리고 정상 상태의 손실. 따라서, 알고리즘의 주요 계산 프로세스 실제 현상의 3 단계에 해당 하는 3 단계 프로세스를 포함 합니다. 계산 프로세스를 포함 하 여 전체 알고리즘 시뮬레이션 프로세스를 설명 하기 위해 그림 48에 표시 됩니다.
소프트웨어를 사용 하 여 (참조 추가 비디오 1) 시뮬레이션 하려면 사용자 입력 디자인 조건에 해당 하는 입력된 매개 변수 하 고 입력된 매개 변수는 고정된 값으로 저장 됩니다. 사용자는 매개 변수를 입력 한 후 시뮬레이션을 진행, 프로그램 첫 번째 단계 계산을 수행 합니다. 첫 번째 단계는 파이프 파열 후 사이 펀 효과 인해 냉각수의 손실에 대 한 계산 단상 계산입니다. 변수 (로 Bernoulli의 방정식, 질량 유량 보존, 등), 이론적인 모델에 의해 자동으로 계산 되 고 계산 사용자가 매개 변수 입력에서 진행. 계산 결과 사용자가 지정 된 시간 단위에 따라 컴퓨터 메모리에 순차적으로 저장 됩니다.
아래 물 수준 하락 위치 0, 의미는 단상 흐름 종료, 공기는 SBL에 지금이 순간에 서 두를 시작 하기 때문에. 따라서, 단일 단계 흐름에 대 한 첫 번째 단계는 물 수준 위치 0에 도달할 때까지 진행 한다. 때 수 위는 위치 0,이 undershooting 높이 0 임을 의미 합니다. Undershooting 높이 사이 펀 중단 후는 SBL의 입구와 상부 탱크 수 위 사이의 높이 차이 이다. 즉, 높이 undershooting 얼마나 수위가 사이 펀을 깨는 동안 감소 나타냅니다. 따라서, undershooting 높이 냉각수 손실의 양 직접 측정을 허용 하기 때문에 중요 한 매개 변수입니다. 따라서, 프로그램 undershooting 높이 첫 번째 단계 계산의 끝을 결정합니다.
Undershooting 높이 0 보다 큰 경우에, 프로그램 2 단계 흐름을 시뮬레이션할 수 있는 두 번째 단계 계산을 수행 합니다. 물과 공기 흐름 단계 깨는 사이 펀에 존재 하기 때문에, 두 액체의 물리적 속성 고려 되어야 한다. 따라서, 2 단계 배율, 품질, 그리고 무효 분수의 값이 계산 단계에서 고려 됩니다. 특히, void 분수 값 끝나는 두 번째 단계 계산의 기준으로 사용 됩니다. Void 분수 공기의 합계에 공기 흐름 및 물 흐름의 비로 나타낼 수 있습니다. 두 번째 단계 계산 void 분수 (α) 값이 0.9 이상 될 때까지 진행 한다. 때 α 0.9 이상, 제 3 단계 계산은 안정 상태를 설명 진행 됩니다. 이론적으로, 사이 펀 침입에 대 한 종료 기준 이다 α = 1 공기만이 시간에는 파이프에 존재 하기 때문. 그러나,이 프로그램에서 깨는 사이 펀에 대 한 최종 기준 α는 = 0.9 계산 과정에서 오류를 피하기 위해. 따라서, 결과의 부분 손실 불가피 하지만이 오류는 무시할 수 있습니다.
정상 상태 계산 사용자가 설정한 시간 동안 진행 됩니다. 있기 때문에 더 이상 변화, 안정 상태에 계산 결과 값은 항상 일정 한 특징 이다. 사이 펀 침입에 성공 하면 상단 탱크에 있는 물의 최종 수준 0이 아닌 특정 값에 유지 됩니다. 그러나, 사이 펀 깨고 성공적으로 수행 되지 않습니다, 냉각수는 거의 손실 됩니다 그리고 물의 최종 수준 접근 0 값. 따라서, 수 위 값 = 0 안정 된 상태에서 그것은 주어진된 설계 조건을 사이 펀 분리를 완료 하는 데 적절 한 되지 않습니다 나타냅니다.
계산 후 사용자는 다양 한 방법으로 결과 확인할 수 있습니다. 결과 싸이 펀을 깨고, 진행, 특이점을 깨는 사이 펀의 상태를 표시. 시뮬레이션 프로그램 수 예측 및 분석 현상 현실적으로 하 고 사이 펀 브 레이 커 시스템의 디자인에. 이 종이, 실험 프로토콜, 실험, 시뮬레이션 프로그램의 응용 프로그램의 결과 표시 됩니다.

<table><tbody><tr><td>Absolute pressure transducer</td><td>Sensor Technics</td><td>CTE9000</td><td>0.05% full-scale error</td></tr><tr><td>Differential pressure transducer</td><td>Setra</td><td>C230</td><td>0.25% full-scale error</td></tr><tr><td>Ultrasonic flow meter</td><td>Tokyo Keiki</td><td>UFP-20</td><td>Resolution 0.01m^3/h</td></tr><tr><td>Visual Studio 2012</td><td>Microsoft</td><td>Windows 8</td><td>Microsoft Foundation Class</td></tr><tr><td>E.R.W. steel pipe</td><td>Hyundai Hysco</td><td>KS D 3507(SPP)</td><td>400A(out dia.) x 7.9mm(thickness)</td></tr></tbody></table>

study of siphon breaker experiment and simulation for a research reactor

연구 반응 기의 설계 조건에서 파이프 파열에 의해 유도 된 사이 펀 현상 연속 바깥쪽 물 흐름을 발생할 수 있습니다. 이 유출 방지 하기 위해, 제어 장치는 필요 합니다. 사이 펀 브 레이 커의 냉각수 물 손실을 효과적으로 제어를 활용할 수 있는 안전 장치 유형입니다.
깨는 사이 펀의 특성 분석, 실제 규모 실험 실시 했다. 실험의 결과에서 깨는 현상 사이 펀에 영향을 주는 몇 가지 디자인 요소는 발견 했다. 그러므로, 예측 하 고 분석 하는 다양 한 설계 조건에서 현상 깨는 사이 펀 이론적 모델을 개발할 필요가 있다. 실험 데이터를 사용 하 여 정확 하 게는 진보와 사이 펀 현상을 깨는의 결과 예측 하는 이론적 모델을 공식화 하는 것이 가능 했다. 설립된 이론적 모델 유체 역학에 근거 하 고 2 단계 흐름 분석 Chisholm 모델을 통합. Bernoulli의 방정식, 속도, 수량, 높이, 수 위, 압력, 마찰 계수, 및 2 단계 흐름에 관련 된 요소를 undershooting 수 얻을 또는 계산. 또한,이 연구에서 설립 모델을 활용, 싸이 펀 브 레이 커 분석 및 설계 프로그램 개발 되었습니다. 시뮬레이션 프로그램 이론적 모델 기초에 작동 하 고 그래프로 결과 반환 합니다. 사용자는 그래프의 모양을 선택 하 여 파괴 하는 사이 펀의 가능성을 확인할 수 있습니다. 또한, 전체 시뮬레이션 결과 저장 하는 것이 가능 하 고 시스템을 깨고 진짜 싸이 펀을 분석 하기 위한 자료로 사용할 수 있습니다.
결론적으로, 사용자는 침입 하는 싸이 펀 및 디자인이이 연구에서 개발 된 프로그램을 사용 하 여 사이 펀 브 레이 커 시스템의 상태를 확인할 수 있습니다.

3 단계 깨는 사이 펀의 전체 과정에 의하여 이루어져 있다. 첫 번째 단계는 사이 펀 효과 인해 냉각수의 유출 이다. 두 번째 단계는 냉각수, 싸이 펀 속보 라는 손실을 차단 하는 SBL 통해 공기의 유입을 시작 하는 과정 이다. 사이 펀 깨는 현상 그림3에서 절대 압력의 급상승으로 볼 수 있습니다. 절대 압력은 급속 하 게 증가, 후 수 위 감소 때문에 점차?...

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Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

사이 펀 현상을 깨고 실험적으로 조사 하 고 이론적 모델 제안 했다. 이론적인 모델에 기반 하는 시뮬레이션 프로그램을 개발 하 고 시뮬레이션 프로그램의 결과 실험 결과와 비교 했다. 그것은 시뮬레이션 프로그램의 결과 실험 결과 잘 일치 체결 했다.

연구 반응 기에 대 한 사이 펀 브 레이 커 실험 및 시뮬레이션 연구

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent ...

study-siphon-breaker-experiment-simulation-for-research

Research

JoVE Journal

Engineering

8.7K 조회수.  Handong Global University. 사이 펀 현상을 깨고 실험적으로 조사 하 고 이론적 모델 제안 했다. 이론적인 모델에 기반 하는 시뮬레이션 프로그램을 개발 하 고 시뮬레이션 프로그램의 결과 실험 결과와 비교 했다. 그것은 시뮬레이션 프로그램의 결과 실험 결과 잘 일치 체결 했다.

비디오: Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

Development of Sulfidogenic Sludge from Marine Sediments and Trichloroethylene Reduction in an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor

The importance of microbial sulfate reduction relies on the various applications that it offers in environmental biotechnology. Engineered sulfate reduction is used in industrial wastewater treatment to remove large concentrations of sulfate along with the chemical oxygen demand (COD) and heavy metals. The most common approach to the process is with anaerobic bioreactors in which sulfidogenic sludge is obtained through adaptation of predominantly methanogenic granular sludge to sulfidogenesis. This process may take a long time and does not always eliminate the competition for substrate due to the presence of methanogens in the sludge. In this work, we propose a novel approach to obtain sulfidogenic sludge in which hydrothermal vents sediments are the original source of microorganisms. The microbial community developed in the presence of sulfate and volatile fatty acids is wide enough to sustain sulfate reduction over a long period of time without exhibiting inhibition due to sulfide. 
This protocol describes the procedure to generate the sludge from the sediments in an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) type of reactor. Furthermore, the protocol presents the procedure to demonstrate the capability of the sludge to remove by reductive dechlorination a model of a highly toxic organic pollutant such as trichloroethylene (TCE). The protocol is divided in three stages: (1) the formation of the sludge and the determination of its sulfate reducing activity in the UASB, (2) the experiment to remove the TCE by the sludge, and (3) the identification of microorganisms in the sludge after the TCE reduction. Although in this case the sediments were taken from a site located in Mexico, the generation of a sulfidogenic sludge by using this procedure may work if a different source of sediments is taken since marine sediments are a natural pool of microorganisms that may be enriched in sulfate reducing bacteria.

Microbial sulfate reduction is a process of great importance in environmental biotechnology. The success of the sulfidogenic reactors depends among other factors on the microbial composition of the sludge. Here, we present a protocol to develop sulfidogenic sludge from hydrothermal vents sediments in a UASB reactor for reductive dechlorination purposes.

상향 류 혐기성 슬러지 블랭킷 반응기에서 해양 퇴적물과 트리클로로 에틸렌 감소에서 Sulfidogenic 슬러지의 개발

The importance of microbial sulfate reduction relies on the various applications that it offers in environmental biotechnology. Engineered sulfate ...

연구

환경과학

Chemical Gardens as Flow-through Reactors Simulating Natural Hydrothermal Systems

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment allows for testing of various proposed ocean / hydrothermal fluid chemistries that could have driven reactions toward the origin of life in environments on the early Earth, early Mars, or even other worlds such as the icy moons of the outer planets. We show experiments that include growth of chemical garden structures under anoxic conditions simulating the early Earth, inclusion of trace components of phosphates / organics in the injection solution to incorporate them into the structure, a switch of the injection solution to introduce a secondary precipitating anion, and the measurement of membrane potentials generated by chemical gardens. Using this method, self-assembling chemical garden structures were formed that mimic the natural chimneys precipitated at submarine hydrothermal springs, and these precipitates can be used successfully as flow-through reactors by feeding through multiple successive &#8220;hydrothermal&#8221; injections.

We describe chemical garden formation via injection experiments that allow for laboratory simulations of natural chemical garden systems that form at submarine hydrothermal vents.

화학 정원으로 원자로 시뮬레이션 자연 열수 시스템 플로우를 통해

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment ...

화학

Laser-heating and Radiance Spectrometry for the Study of Nuclear Materials in Conditions Simulating a Nuclear Power Plant Accident

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and Fukushima (Japan, 2011). Research on the causes, dynamics, and consequences of these mishaps has been performed in a few laboratories worldwide in the last three decades. Common goals of such research activities are: the prevention of these kinds of accidents, both in existing and potential new nuclear power plants; the minimization of their eventual consequences; and ultimately, a full understanding of the real risks connected with NPPs. At the European Commission Joint Research Centre&#39;s Institute for Transuranium Elements, a laser-heating and fast radiance spectro-pyrometry facility is used for the laboratory simulation, on a small scale, of NPP core meltdown, the most common type of severe accident (SA) that can occur in a nuclear reactor as a consequence of a failure of the cooling system. This simulation tool permits fast and effective high-temperature measurements on real nuclear materials, such as plutonium and minor actinide-containing fission fuel samples. In this respect, and in its capability to produce large amount of data concerning materials under extreme conditions, the current experimental approach is certainly unique. For current and future concepts of NPP, example results are presented on the melting behavior of some different types of nuclear fuels: uranium-plutonium oxides, carbides, and nitrides. Results on the high-temperature interaction of oxide fuels with containment materials are also briefly shown.

We present experiments in which real nuclear fuel, cladding, and containment materials are laser heated to temperatures beyond 3,000 K while their behavior is studied by radiance spectroscopy and thermal analysis. These experiments simulate, on a laboratory scale, the formation of a lava-phase following a nuclear reactor core meltdown.

레이저 열 및 빛 분석 조건에서 핵 물질의 연구에 대 한 원자력 발전소 사고 시뮬레이션

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and ...

In Situ Visualization of the Phase Behavior of Oil Samples Under Refinery Process Conditions

To help address production issues in refineries caused by the fouling of process units and lines, we have developed a setup as well as a method to visualize the behavior of petroleum samples under process conditions. The experimental setup relies on a custom-built micro-reactor fitted with a sapphire window at the bottom, which is placed over the objective of an inverted microscope equipped with a cross-polarizer module. Using reflection microscopy enables the visualization of opaque samples, such as petroleum vacuum residues, or asphaltenes. The combination of the sapphire window from the micro-reactor with the cross-polarizer module of the microscope on the light path allows high-contrast imaging of isotropic and anisotropic media. While observations are carried out, the micro-reactor can be heated to the temperature range of cracking reactions (up to 450 &#176;C), can be subjected to H2 pressure relevant to hydroconversion reactions (up to 16 MPa), and can stir the sample by magnetic coupling. 
Observations are typically carried out by taking snapshots of the sample under cross-polarized light at regular time intervals. Image analyses may not only provide information on the temperature, pressure, and reactive conditions yielding phase separation, but may also give an estimate of the evolution of the chemical (absorption/reflection spectra) and physical (refractive index) properties of the sample before the onset of phase separation.

In Situ Visualization of the Phase Behavior of Oil Samples Under Refinery Process Conditions

This article describes a setup and method for the in situ visualization of oil samples under a variety of temperature and pressure conditions that aim to emulate refining and upgrading processes. It is primarily used for studying isotropic and anisotropic media involved in the fouling behavior of petroleum feeds.

정유 공정 조건에서 오일 샘플의 위상 행동 제자리 시각화에서

To help address production issues in refineries caused by the fouling of process units and lines, we have developed a setup as well as a method to ...

공학

Optimization, Test and Diagnostics of Miniaturized Hall Thrusters

Miniaturized spacecraft and satellites require smart, highly efficient and durable low-thrust thrusters, capable of extended, reliable operation without attendance and adjustment. Thermochemical thrusters which utilize thermodynamic properties of gases as a means of acceleration have physical limitations on their exhaust gas velocity, resulting in low efficiency. Moreover, these engines demonstrate extremely low efficiency at small thrusts and may be unsuitable for continuously operating systems which provide real-time adaptive control of the spacecraft orientation, velocity and position. In contrast, electric propulsion systems which use electromagnetic fields to accelerate ionized gases (i.e., plasmas) do not have any physical limitation in terms of exhaust velocity, allowing virtually any mass efficiency and specific impulse. Low-thrust Hall thrusters have a lifetime of several thousand hours. Their discharge voltage ranges between 100 and 300 V, operating at a nominal power of &lt;1 kW. They vary from 20 to 100 mm in size. Large Hall thrusters can provide fractions of millinewton of thrust. Over the past few decades, there has been an increasing interest in small mass, low power, and high efficiency propulsion systems to drive satellites of 50-200 kg. In this work, we will demonstrate how to build, test, and optimize a small (30 mm) Hall thruster capable of propelling a small satellite weighing about 50 kg. We will show the thruster operating in a large space environment simulator, and describe how thrust is measured and electric parameters, including plasma characteristics, are collected and processed to assess key thruster parameters. We will also demonstrate how the thruster is optimized to make it one of the most efficient small thrusters ever built. We will also address challenges and opportunities presented by new thruster materials.

Here, we present a protocol to test and optimize space propulsion systems based on miniaturized Hall-type thrusters.

최적화, 테스트 그리고 소형된 홀 로켓의 진단

Miniaturized spacecraft and satellites require smart, highly efficient and durable low-thrust thrusters, capable of extended, reliable operation without ...

Interactive and Visualized Online Experimentation System for Engineering Education and Research

Experimentation is crucial in engineering education. This work explores visualized experiments in online laboratories for teaching and learning and also research. Interactive and visualizing features, including theory-guided algorithm implementation, web-based algorithm design, customizable monitoring interface, and three-dimensional (3-D) virtual test rigs are discussed. To illustrate the features and functionalities of the proposed laboratories, three examples, including the first-order system exploration using a circuit-based system with electrical elements, web-based control algorithm design for virtual and remote experimentation, are provided. Using user-designed control algorithms, not only can simulations be conducted, but real-time experiments can also be conducted once the designed control algorithms have been compiled into executable control algorithms. The proposed online laboratory also provides a customizable monitoring interface, with which users can customize their user interface using provided widgets such as the textbox, chart, 3-D, and camera widget. Teachers can use the system for online demonstration in the classroom, students for after-class experimentation, and researchers to verify control strategies.

This work describes an online experimentation system that provides visualized experiments, including the visualization of theories, concepts, and formulas, visualizing the experimental process with three-dimensional (3-D) virtual test rigs, and visualizing the control and monitoring system using widgets such as charts and cameras.

엔지니어링 교육 및 연구를 위한 대화형 시각화 된 온라인 실험 시스템

Experimentation is crucial in engineering education. This work explores visualized experiments in online laboratories for teaching and learning and also ...

A Modeling and Simulation Method for Preliminary Design of an Electro-Variable Displacement Pump

Electro-hydrostatic actuators (EHAs) have been considerably researched in academia, and their applications in various industrial fields are expanding. The variable-speed EHA has now taken priority over the variable-displacement EHA, but its driving motor and associated electronics encounter issues when applied in high-power applications: low-dynamics, high thermal dissipation, high price, etc. Therefore, a variable-displacement EHA equipped with an electro-variable displacement pump (EVDP) has been considered. The EVDP itself is a mechatronic system that integrates a piston pump, a ball screw, a gearbox, and a permanent magnet synchronous motor (PMSM). Consequently, the EVDP needs to be investigated to ensure its system-level performance when applied in an EHA. In addition to the previous research on the technical parameters of the EVDP, a dedicated design method is necessary for further reducing the cost of using the EVDP and exploring its performance potential. Here, a simulation based EVDP preliminary design method is selected for designing a 37 kW EVDP. Firstly, a previously proposed multidisciplinary model of the EVDP is extended by improving the parameter generation, including the EVDP life, reliability, control models, etc. Secondly, the proposed model is partially verified using a downsized prototype. Thirdly, the EVDP is simulated at a system level, supported by the proposed model. The EVDP performance is evaluated according to the specified design requirements. The temperature, bandwidth and accuracy, reliability and lifetime, etc., are all predicted for the EVDP. The simulation results demonstrate the EVDP's applicability in variable-displacement EHA. The proposed modeling and simulation method can be used to evaluate diverse EVDP performance and respond to general design requirements. The method can also support the resolution of the preliminary design challenges in terms of limited information and robustness. Therefore, the proposed method is appropriate for the realization of the simulation-based EVDP preliminary design method.

A simulation model specifically supporting the preliminary design of an electro-variable displacement pump (EVDP) is developed and partially verified by experiments. The control performance, life, reliability, etc., can all be evaluated using the proposed model, which covers the main performance requirements under the EVDP preliminary design task.

전기 가변 변위 펌프의 예비 설계를 위한 모델링 및 시뮬레이션 방법

Electro-hydrostatic actuators (EHAs) have been considerably researched in academia, and their applications in various industrial fields are expanding. The ...

Experimental Multiscale Methodology for Predicting Material Fouling Resistance

The buildup of fouling deposits in energy systems degrades their ability to transfer heat, reducing efficiency and causing operational issues such as localized corrosion. Each application presents its own challenges. In nuclear power generation, the buildup of CRUD (Chalk River Unidentified Deposits) induces unique, negative effects ranging from reduced heat transfer, to axial power shifting, to CRUD-induced localized corrosion (CILC), the last of which can cause sudden fuel failure. Knowledge of why CRUD forms and how to prevent its adhesion to nuclear fuel rods represents a major step towards eliminating it. This paper demonstrates a methodology to ascertain which materials may resist CRUD adhesion, thereby preventing its initiation and growth. It presents experiments targeted at multiple length scales: pool boiling (macroscale), which simulates CRUD initiation processes in a nuclear reactor, and atomic force microscope (AFM) force spectroscopy (microscale), which yields quantitative measurements of the adhesion between CRUD constituents and candidate CRUD-resistant materials. Early data from both sets of experiments show some correlation, suggesting that AFM force spectroscopy (AFM-FS) may be used to pre-screen materials for fouling resistance. So far, it appears that CRUD constituents adhere well to oxides, while carbides show both greatly reduced adhesion and no adherent CRUD in pool boiling experiments. The relationship between the AFM-FS measurements and the growth of CRUD in the pool boiling experiments may provide insight into the possible factors affecting fouling in nuclear reactors, eventually leading to its elimination.

Fouling, or corrosion product deposition, plagues numerous fields of energy production. At its core is adhesion between dissimilar materials. Understanding and controlling adhesion could reduce or eliminate fouling. This paper demonstrates pool boiling experiments (macroscale) and atomic force microscope force-spectroscopy measurements (microscale), which when in agreement, indicate fouling-resistance.

The buildup of fouling deposits in energy systems degrades their ability to transfer heat, reducing efficiency and causing operational issues such as ...

생물학

Assembly of a Reflux System for Heated Chemical Reactions

Source: Laboratory of Dr. Philip Miller &#8212; Imperial College London
Many chemical experiments require elevated temperatures before any reaction is observed, however heating solutions of reactants can lead to loss of reactants and/or solvent via evaporation if their boiling points are sufficiently low. In order to ensure no loss of reactants or solvent, a reflux system is used in order to condense any vapors produced on heating&#160;and return these condensates to the reaction vessel.&#160;

가열된 화학 반응을 위한 역류 시스템의 조립

Source: Laboratory of Dr. Philip Miller &#8212; Imperial College London
Many chemical experiments require elevated temperatures before any reaction is ...

교육

JoVE Science Education

유기 화학

Single and Two-phase Flow in a Packed Bed Reactor

Source: <a href="https://www.jove.com/author/Kerry+M._Dooley">Kerry M. Dooley</a> and Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
The goal of this experiment is to determine the magnitude of maldistribution in typical packed bed reactors in both single phase and two-phase (gas-liquid) flow and evaluate the effects of this maldistribution on pressure drop. The concepts of residence time distribution and dispersion are introduced through the use of tracers, and these concepts are related to physical maldistribution.
Channeling in a single-phase flow can occur along walls or by preferential flow through a larger portion of the bed cross-section. Channeling in two-phase flow can result from even more complex causes, and simple two-phase flow theories seldom predict pressure drops in packed beds. A design goal is always to minimize the extent of channeling by finding the optimal bed and particle diameters for the design flow rates and by packing a bed in a way to minimize settling. It is always important to quantify how much maldistribution might occur and to over-design the unit to account for its occurrence.
The permeameter apparatus measures pressure drop, &#916;P, and the concentration of tracer (dye) exiting horizontal packed beds of armored glass for either water, air, or two-phase flow (Figures 1 and 2). Water enters through a control valve and can be routed through manual valves to any of five beds (48&#34; long, 3&#34; I.D.) with different size glass bead dumped (random) packings. The pressure drop is measured using a pressure transmitter. The water flow is measured by a differential pressure (DP, orifice) transmitter and the air flow by a dry test meter (similar to a home gas meter). The dye sample is injected upstream by an automated sampling valve. The exit concentration of the dye from a bed is measured using a UV-Vis spectrometer. Residence time distributions are calculated from the tests and compared to the predictions of theories on dispersion in packed beds. Two-phase flow will be studied in bed 5, which contains the largest particles.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10431/10431fig1.jpg" /> 
Figure 1: Process and instrumentation diagram of the apparatus.
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10431/10431fig2.jpg" /> 
Figure 2. 3-D rendering of the apparatus. Bed #1 is at the top, bed #5 at the bottom. The water control valve is on the left (red bonnet). The DP transmitter is at the top center (blue).

충전 층 반응기의 단상 및 2상 흐름

Source: Kerry M. Dooley and Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
The goal of this experiment ...