EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUM FLIESSVERHALTEN EINES KUGELHAUFENS IM HINBLICK AUF DEN BRENNELEMENTKREISLAUF IM CORE EINES KUGELHAUFENREAKTORS

摘要

In Hinblick auf die Bewegung von Brennelementen durch das Core eines Kugelhau¬fenreaktors wird das Kugelhaufen-Fließverhalten experimentell untersucht.nNach einer Einleitung über die grundlegenden Eigenschaften des Kugelhaufens -Böschungswinkel, Füllfaktor, Brückenbildung, Druckverteilung und Ordnungseffekt, wo¬bei auch eigene Meßergebnisse angeführt werden - werden Meßmethoden zur Unter¬suchung des Kugel haufen-Fließverhaltens diskutiert. Von den beiden prinzipiellen Möglichkeiten direkter und indirekter Methoden wird auf die indirekten Methoden näher eingegangen, welche in die uK-Methode, in die Methode der Durchlaufkurven und in die Spektrenmethode aufgegliedert werden.nAnschließend wird auf die Möglichkeiten zur Beschreibung des Kugelhaufen-Flie߬verhaltens eingegangen. Vorausgeschickt wird ein Abschnitt über theoretische Beziehun¬gen, die der Beschreibung des Kugelhaufen-Fließverhaltens zugrunde gelegt werden. Hierbei handelt es sich um die Kontinuitätsbedingung für inkompressible Medien, die zur Aufstellung des sog. "Stromröhrenmodells" herangezogen wird. Auf diesem Modell aufbauend wurde ein Rechenprogramm entwickelt, mit welchem Geschwindigkeitsver¬teilungen und Strömungsprofile für die Kugelhaufenbewegung bei Kenntnis der Kugel¬bahnkurven und einer sog. "charakteristischen Funktion" errechnet werden können. Das Rechenprogramm wurde auf einer Rechenanlage IBM 360 eingesetzt.nAls charakteristische Funktionen werden die radialte Geschwindigkeitsverteilung, die Durchlaufkurve und das Verweilspektrum eingeführt.nIn einem weiteren Abschnitt werden die Versuchseinrichtungen - das 1:1 Gra¬phitkugelmodel l,das Stahlkugelmodell, das Glaskugel modeil und das Schöpfmodell -beschrieben.nAn die Spitze der Versuchsergebnisse wird die Beschreibung von Kugelbahnkurven gestellt. Es folgen Untersuchungen zum Nachweis der Gültigkeit des Stromröhrenmodells. Dies geschieht in der Weise, daß experimentell ermittelte Ergebnisse Resultaten des Rechenprogramms gegenübergestellt werden. Durch die sehr gute Übereinstimmung wird die Anwendbarkeit des Stromröhrenmodells zur Berechnung des Kugel haufen-Fließver¬haltens gezeigt.nAls Anwendung des Stromröhrenmodells werden für verschiedene Coremodelle Isotachendiagramme sowie Mengenflußverteilungen und Grenzradien für Zweizonen¬beschickung errechnet.nEin Hauptabschnitt der Versuchsergebnisse befaßt sich mit Parameteruntersuchungen an rotationssymmetrischen Coregeometrien. Hierbei werden Einflüsse der Coregeometrie -Verrundungen , Variation des Abzugsdurchmessers, Wirkung der Konusneigung - und Einflüsse der Kugelhaufeneigenschaften - Reibung, relativer Kugeldurchmesser und spezifisches Gewicht - untersucht.nDie Ergebnisse werden dazu verwendet, das Fließverhalten beim THTR 300 MW Prototypreaktor abzuschätzen. Für diesen Fall wird die Durchlaufkurve angegeben und hieraus die Geschwindigkeitsverteilung im Core, die Mengenflußverteilung und der Grenzradius bei Zweizonenbeschickung errechnet.nDie angegebenen Werte werden einer kritischen Betrachtung unterzogen, wobei Fehlergrenzen für die erhaltenen Daten angegeben werden.