Oznaka in naziv projekta

J2-8189 - Proces uparjanja med parno eksplozijo v z natrijem hlajenih hitrih reaktorjih

J2-8189 - Pressurization process during vapour explosion in sodium cooled fast reactors

Logotipi ARRS in drugih financerjev

Projektna skupina 

Vodja projekta: Mitja Uršič

ÄŒlani projektne skupine: Martin Draksler, Ivo Kljenak, Matjaž Leskovar, Rok Krpan, Jure Oder, Leon Cizelj, Andrej Prošek

Organizacija prijaviteljica: Institut Jožef Stefan

Sodelujoča raziskovalna organizacija: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko

Vsebinski opis projekta

V okviru varnostnih študij za inovativne z natrijem hlajene jedrske elektrarne je potrebno oceniti tudi potencialna tveganja ob morebitnih težkih nesrečah. Eno od pomembnejših vprašanj na področju taljenja sredice med hipotetično težko nesrečo v inovativnih z natrijem hlajenih jedrskih elektrarnah je povezano z verjetnostjo in posledicami nastanka parne eksplozije. Parna eksplozija se lahko razvije ob stiku staljene sredice in tekočega natrija. Dovolj močna parna eksplozija bi lahko imela za posledico porušitev celovitosti zadrževalnega hrama in s tem direktni izpust radioaktivnih snovi v okolje. Razumevanje pojava parne eksplozije je zelo pomembno za jedrsko varnost. Do sedaj opravljene raziskave z integralnimi eksperimenti so pokazale, da so parne eksplozije v natriju mogoče.  

Trenutno raziskovalci preverjamo uporabnost kompleksnih računalniških programov, ki so namenjeni proučevanju pojavov, povezanih z interakcijo taline s hladilom. Eden izmed ciljev preverjanja je izpostaviti potrebe po eksperimentalnih, analitičnih in numeričnih raziskavah v podporo razvoja kompleksnih računalniških programov, ki so namenjeni proučevanju pojava parne eksplozije v natriju. V skladu s temi prizadevanji je namen predlaganega projekta izboljšati razumevanje procesa uparjanja med parno eksplozijo v natriju. Tako sta na primer za izvedbo analitičnih raziskav eksplozijske faze s kompleksnimi računalniškimi programi, ki so namenjeni proučevanju interakcije taline z vodo, trenutno v uporabi dva koncepta: koncept globalnega uparjanja hladila, kjer sta hladilo in talina v termičnem ravnovesju, in koncept direktnega uparjanja v okolici taline. Zaradi pomembnih razlik v lastnostih vode in natrija, je potrebno raziskati uporabnost obeh konceptov za natrij. 

V podporo raziskavam procesa uparjanja se lahko izvedejo tako analitične raziskave kakor tudi natančne numerične simulacije. Glavna cilja projekta sta tako analiza modeliranja procesa uparjanja in simulacija pare eksplozije v natriju.

S projektom bomo pridobili simulacijsko orodje, ki bo omogočalo bolj realistične simulacije eksperimentov in v prihodnosti bolj realistične ocene reaktorskih razmer ter posledično bolj realistične ocene ranljivosti z natrijem hlajenih jedrskih elektrarn.

Faze projekta

Faza 1: Modeliranje procesa uparjanja (realizacija 100%)

Faza 2: Numerične analize pristopa k modeliranju (realizacija 100%) 

Faza 3: Uporabnost predlaganega pristopa k modeliranju (realizacija 100%)

Bibliografske reference

ÄŒlanki SCI

1. LESKOVAR, Matjaž, CENTRIH, Vasilij, URŠIÄŒ, Mitja, KOKALJ, Janez. Investigation of steam explosion duration in stratified configuration. Nuclear Engineering and Design : international journal devoted to the thermal, mechanical and structural problems of nuclear energy. [Print ed.]. 2019, vol. 353, str. 110233-1-10233-14. ISSN 0029-5493. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2019.110233. [COBISS.SI-ID 32558119]

2. ODER, Jure, TISELJ, Iztok, JÄGER, Wadim, SCHAUB HAHN, Thomas, HERING, Wolfgang, OTIÄŒ, Ivan, SHAMS, Afaque. Thermal fluctuations in low-Prandtl number fluid flows over a backward facing step. Nuclear Engineering and Design : international journal devoted to the thermal, mechanical and structural problems of nuclear energy. [Print ed.]. 2020, vol. 359, str. 110460-1-110560-12. ISSN 0029-5493. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2019.110460. [COBISS.SI-ID 32226855]

3. URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Investigation of challenges related to vapour explosion modelling in sodium. Nuclear Engineering and Design : international journal devoted to the thermal, mechanical and structural problems of nuclear energy. [Print ed.]. 2020, vol. 363, str. 110646-1-110646-15. ISSN 0029-5493. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2020.110646. [COBISS.SI-ID ]

4. KOKALJ, Janez, URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Modelling of premixed layer formation in stratified fuel-coolant configuration. Nuclear Engineering and Design : international journal devoted to the thermal, mechanical and structural problems of nuclear energy. [Print ed.]. 2021, vol. 378, str. 111261-1-111261-16. ISSN 0029-5493. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2021.111261. [COBISS.SI-ID 62091523]

Konferenčni članki

1. URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Pressurization process modelling in sodium during fuel-coolant interaction. Proceedings, 26th International Conference Nuclear Energy for New Europe - NENE 2017, Bled, Slovenia, September 11-14. Ljubljana, str. 419-1-419-9. [COBISS.SI-ID 31098407].

2. URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Study on premixture formation during fuel-sodium interaction. V: VRBANIĆ, Ivan (ur.), ŠADEK, Sinisa (ur.), BAŠIÄŒ, Ivica (ur.). Nuclear option for CO[sub]2 free energy generation : proceedings. 12th International Conference of the Croatian Nuclear Society, June 3-6 June 2018, Zadar. Zagreb: Croatian Nuclear Society, 2018. Str. 125-1-125-8. ISBN 978-953-48100-0-2. [COBISS.SI-ID 31458855]

3. URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž, CENTRIH, Vasilij, PROŠEK, Andrej. Effect of sub-cooling on initial conditions for potential energetic fuel-sodium interaction. V: JENÄŒIÄŒ, Igor (ur.). Proceedings. 27th International Conference Nuclear Energy for New Europe - NENE 2018, Portorož, Slovenia, September 10-13. Ljubljana: Nuclear Society of Slovenia, 2018. Str. 521-1-521-10. ISBN 978-961-6207-45-4. [COBISS.SI-ID 31971111]

4. KOGOVŠEK, Žan, TEKAVÄŒIÄŒ, Matej, URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Numerical simulation of heat transfer around melt fragments. V: JENÄŒIÄŒ, Igor (ur.). Proceedings. 27th International Conference Nuclear Energy for New Europe - NENE 2018, Portorož, Slovenia, September 10-13. Ljubljana: Nuclear Society of Slovenia, 2018. Str. 520-1-520-9. ISBN 978-961-6207-45-4. [COBISS.SI-ID 31970855]

5. URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Investigation of the applicability of the MC3D code to vapour explosions in sodium. V: Proceedings of ICAPP'19. International Congress on Advances in Nuclear Power Plants, 12-15 May 2019, Juan-Les-Pins, France. [S. l.]: SFEN =Société Française d'Enerfge Nucléare, 2019. 9 str. [COBISS.SI-ID 32369959] - ustna predstavitev

6. LESKOVAR, Matjaž, CENTRIH, Vasilij, URŠIÄŒ, Mitja, KOKALJ, Janez. Analysis of steam Explosion duration in stratified configuration. V: ERMSAR 2019. 9th European Review Meeting on Severe Accident Research, May 18-20, 2019, Prague, Czech Republic. [S. l.]: NUGENIA = Nuclear Gereration Associatin, 2019. Str. 91-1-91-15. ISBN 978-80-270-5809-9. https://www.ermsar2019.com/upload/wwt/31_ERMSAR-2019-PROCEEDINGS.pdf. [COBISS.SI-ID 32427047]

7. URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Sensitivity study on initial conditions of sodium vapour explosion in FARO-TERMOS like conditions. V: SMODIŠ, Borut (ur.), UDIR, Nina (ur.). Proceedings. 28th International Conference Nuclear Energy for New Europe - NENE 2019, Portorož, Slovenia, September 9-12. Ljubljana: Nuclear Society of Slovenia, 2019. Str. 401.1-401.7. ISBN 978-961-6207-47-8. [COBISS.SI-ID 33178151] - ustna predstavitev

8. TEKAVÄŒIÄŒ, Matej, KOGOVŠEK, Žan, URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Simulations of heat and mass transfer around circular core fragment in sodium coolant. V: SMODIŠ, Borut (ur.), UDIR, Nina (ur.). Proceedings. 28th International Conference Nuclear Energy for New Europe - NENE 2019, Portorož, Slovenia, September 9-12. Ljubljana: Nuclear Society of Slovenia, 2019. Str. 408.1-408.11. ISBN 978-961-6207-47-8. [COBISS.SI-ID 33178919] - nagrada za najboljši poster

9. URŠIÄŒ, Mitja, LESKOVAR, Matjaž. Quenching of melt fine fragments during energetic fuel-sodium interactions. V: SNOJ, Luka (ur.), ÄŒUFAR, Aljaž (ur.). NENE 2020 : 29th International Conference Nuclear Energy for New Europe : September 7-10, Portorož, Slovenia : NENE 2020 conference proceedings. Ljubljana: Nuclear Society of Slovenia, 2020. Str. 1801-1-1801-8. ISBN 978-961-6207-49-2. [COBISS.SI-ID 47112707]

Mednarodni seminarji

1. TEKAVÄŒIÄŒ, Matej, URŠIÄŒ, Mitja. NEPTUNE_CFD simulations of heat transfer around cylindrical core fragment in sodium coolant. V: Program of Salome_CFD User Day 2019, 7 May, EDF Lab Paris-Saclay, [France]. 2019. https://www.code-saturne.org/cms/sites/default/files/clubu/2019/Program%20VF_FULL_V2.pdf. [COBISS.SI-ID 62247683]