Μελέτη της επανάψυξης υπερθερμανθείσας ράβδου πυρηνικού αντιδραστήρα ισχύος σε κατακόρυφο κανάλι ροής με προσαγωγή νερού σε διάφορες συνθήκες
Authors: Λυμπερέα Νίκη 
Published: September 2021

Αντικειμενικός στόχος της Διδακτορικής Διατριβής ήταν η μελέτη των φαινομένων επανάψυξηςμιας υπερθερμανθείσας ράβδου, κάτω από ατμοσφαιρική πίεση, σε διάφορες αρχικές συνθήκεςθερμοκρασίας και παροχής μάζας του ψυκτικού νερού με τη μέθοδο του πλημμυρισμού.Με τον γενικό όρο επανάψυξη εννοούμε τη διαδικασία με την οποία επιδιώκεται η δραστικήμείωση της θερμοκρασίας μιας υπερθερμανθείσας επιφάνειας, με την χρησιμοποίηση ενόςψυκτικού μέσου όπως το νερό. Συχνά το φαινόμενο προσομοιώνεται και με άλλα ψυκτικά μέσα,όπως για παράδειγμα τα ψυκτικά τύπου φρέον. Η μελέτη των φαινομένων κατά τη διαδικασία της επανάψυξης αποτελεί ένα από τα κύριαθέματα της παγκόσμιας βιβλιογραφίας στον τομέα της θερμοϋδραυλικής, καθώς παρουσιάζειάμεσο ενδιαφέρον σε τομείς όπως η πυρηνική τεχνολογία, η μεταλλουργία κτλ.. Συγκεκριμένα,στον τομέα της πυρηνικής τεχνολογίας, η επανάψυξη μιας υπερθερμανθείσας ράβδου πυρηνικού καυσίμου είναι μεγίστης σημασίας, όταν έχει προηγηθεί ατύχημα απώλειας ψυκτικού. Στα πλαίσια της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής, η μελέτη των προαναφερθέντων φαινομένωνέγινε μέσω της διενέργειας πειραμάτων επανάψυξης εκ των κάτω. Για την ολοκλήρωση τηςΔιατριβής πραγματοποιήθηκαν περί τα 1200 πειράματα και συγκεντρώθηκαν τα δεδομένα τους.Για τη συλλογή των πειραματικών δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και για τη μετέπειταεπεξεργασία τους, αναπτύχθηκαν αρχικά κατάλληλα υπολογιστικά προγράμματα σε γλώσσεςFORTRAN και R Statistics, τα οποία στη συνέχεια υπέστησαν τροποποιήσεις με σκοπό ναγίνουν φιλικότερα στον χρήστη. Από την ανάλυση των πειραματικών δεδομένων και τη σύγκρισή τους με τα ήδη υπάρχονταδεδομένα της διεθνούς βιβλιογραφίας, διερευνήθηκε η συσχέτιση της ταχύτητας επανάψυξης απότις αρχικές πειραματικές συνθήκες και τη γεωμετρία του καναλιού δοκιμών, με αποτέλεσμα τηνπρόταση αδιάστατων και μη ημιεμπειρικών εξισώσεων. Επιπροσθέτως, η προαναφερθείσαανάλυση ανέδειξε την επίδραση τόσο των αρχικών πειραματικών συνθηκών όσο και τωνθερμοφυσικών ιδιοτήτων της ράβδου στη μεταβολή της θερμοκρασίας επανάψυξης, οπότε καιπροτάθηκε ημιεμπειρική συσχέτιση με συντελεστή γραμμικής προσαρμογής ίσο με 0.9304. Σημαντικό κομμάτι της Διατριβής αποτέλεσε και η διεξοδική μελέτη των μηχανισμώνεπανάψυξης με πλημμυρισμό, τόσο σε υψηλές όσο και σε χαμηλές παροχές ψυκτικού μέσου. Ηεπάρκεια του συστήματος συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων υπήρξε καθοριστική για τηλεπτομερή διαγραμματική απεικόνιση της θερμοκρασιακής ιστορίας της ράβδου καθώς και γιατην ακριβή αποτύπωση του υγρού μετώπου. Ακόμη, χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές από 4 πειράματα επανάψυξης, τα οποία διενεργήθηκαν κάτωαπό διαφορετικές αλλά συγκρίσιμες αρχικές συνθήκες, για την αξιολόγηση της ικανότηταςπρόβλεψης του διεθνώς αναγνωρισμένου κώδικα RELAP5/MOD3.3. Διαπιστώθηκε πολύ καλήσύμπτωση της πρόβλεψης των μηχανισμών επανάψυξης των πειραμάτων που διενεργήθηκανκάτω από συνθήκες κορεσμού, ενώ παρατηρήθηκαν ερμηνεύσιμες αποκλίσεις στα πειράματα σταοποία έγινε χρήση υπόψυκτου νερού.Σε όλα τα σημεία τα οποία έχουν προαναφερθεί, σε σχέση με την επανάψυξη με πλημμυρισμό,διαπιστώνονται και επισημαίνονται στο κείμενο της Διατριβής τα σημεία της πρωτοτυπίας της