CFD Modellierung einer partikelbelasteten Kühlmittelströmung im Sumpf und in der Kondensationskammer

Der Bericht beschreibt die Arbeiten zur CFD-Modellentwicklung zur Beschreibung des Fasertransportes in einer Wasserströmung, die im Unterauftrag der Hochschule Zittau/Görlitz erfolgten. Während die experimentellen Arbeiten zu dieser Thematik in Zittau durchgeführt wurden, lag der Schwerpunkt der theoretischen Arbeiten in Rossendorf. Im Arbeitspunkt EZ 1 des Projektantrages ist die Erweiterung der Einzeleffektuntersuchungen vorgesehen. Die entsprechenden Modellansätze zum Partikeltransport sind im Kapitel 3.1. beschrieben. Die Modellanpassung und Validierung ist in 3.2 und 3.3 dargestellt. Der Fasertransport in einer Wasserströmung wird durch Jet-Phänomene bestimmt. Untersuchungen dazu sind im EZ3.1 des Projektantrages: „3D-Phänomene infolge Blasenmitriss“ vorgesehen und die Modellansätze und der Vergleich zu Experimenten in den Kapiteln 4.1 bis 4.3 dargestellt. Des Weiteren wird der Einfluss auf den Ausgleich der Temperatur für den Fall untersucht, dass der Jet kälter als die Wasservorlage im Tank ist. Dieser Abschnitt entspricht damit der EZ3.2 des Antrages: „3D-Phänomene infolge Temperaturdifferenzen. Im Kapitel 4.4 wird auf die Strömungsvorgänge in der Zittauer Strömungswanne eingegangen und damit der Punkt EZ4 des Antrages: Integraluntersuchungen bearbeitet. Kapitel 5 beschreibt die Entwicklung eines Sieb-Modells, das die Faser-Kompaktierung berücksichtigt und auf der Darcy-Gleichung basiert. Die Modellparameter werden an Experimenten in Zittau justiert. Diese Experimente wurden für verschiedene Materialien durchgeführt und mit deren Hilfe ein Koeffizientenkatalog erstellt. Das Modell wurde in den CFD-Code CFX implementiert und anhand einiger Anwendungsbeispiele demonstriert.

Erprobung von Messtechnik zur Untersuchung und Optimierung strömungsmechanischer und holztechnologischer Abläufe in Refinern

Die Produktion von Holzfasern beinhaltet eine Vielzahl physikalisch-technologischer Prozesse, deren Komplexität vom Holzplatz bis zur Zerfaserung deutlich zunimmt. Da die Wirkungsweise und physikalische Zusammenhänge der Zerfaserung im Refiner zum gegenwärtigen Zeitpunkt nur in geringem Maße beschrieben werden können, kann eine Prozesseinstellung zur definierten und reproduzierbaren Faserqualität nicht durchgeführt werden. Vorhandenes Wissen beruht auf Erfahrungen und empirisch gefundenen Zusammenhängen, nicht aber auf wissenschaftlich fundierten Erkenntnissen. Deshalb soll mit Hilfe verschiedenster Messtechniken versucht werden, Informationen zum Prozess des Faserstofftransportes im Refiner zu erhalten, die anschließend zur Validierung eines CFD Modell des Laborrefiners genutzt werden können. Später sollen – so weit vorhanden – energiebezogene Schwachstellen im CFD Modell des Refiners erkannt und reduziert werden, so dass ein neues energieoptimiertes Refinergehäuse entwickelt werden kann.

Isolationsmaterialbelastete Kühlmittelströmung im Kern – CFD-Modellentwicklung und Untersuchung von Korrosionsprozessen

Im Rahmen der deutschen Reaktorsicherheitsforschung wurden im Vorhaben 1501363 durch das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf theoretische, experi-mentelle und methodische Untersuchungen zum hydrodynamischen und physiko-chemischen Verhalten von freigesetzten Isolationsmaterialfragmenten bzw. Korrosi-onsprodukten in Kühlmittelströmungen kerntechnischer Anlagen nach Kühlmittelverluststörfällen durchgeführt. Das Vorhaben baut auf den Ergebnissen der Forschungsvorhaben 1501270 und 1501307 auf und wurde in enger Kooperation mit der Hochschule Zittau/Görlitz (Vorhaben 1501360) realisiert. Schwerpunkte der Arbeiten bildeten Erweiterungen und Verbesserungen der im Rahmen der o.g. Forschungsvorhaben entwickelten Methoden und Modelle zur dreidimensionalen CFD-Simulation der isolationsmaterialbelasteten Kühlmittelströmung im Containment-Sumpf unter Einbeziehung der Modellierung von Anlagerungs- und Ablösevorgängen von Isoliermaterial-Fasern und Debris an Rückhaltevorrichtungen im Notkühlkreislauf (z.B. Sumpfansaugsiebe). Die Modellentwicklung und –validierung erfolgte auf Basis von an der HS Zittau/Görlitz durchgeführten Experimenten. Weiterhin wurde der Einfluss chemischer Effekte, insbesondere der Korrosion feuerverzinkter Containment-Einbauten, auf die Wasserchemie und das Verblockungsverhalten von mit Isoliermaterial-Fasern belegten Rückhaltevorrichtungen untersucht. Auf Basis der Versuchsergebnisse erfolgte die Identifikation des mechanistischen Korrosionsmodells sowie der Haupt-Einflussfaktoren auf den Korrosions- und den Verblockungsmechanismus. Diese bildeten die Basis für die Ableitung möglicher Maßnahmen zur Minderung des Korrosions- und Verblockungspotenzials.