עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר הלאומי של קוריאה (NRF) גרנט ממומן על ידי ממשלת קוריאה (MSIP: משרד המדע, ICT ותכנון העתיד) (מס ' NRF-2016M2B2A9911771).

1-ניתוח ניסיוני 4 , 5 , 6 <ol><li>הכנה שלב <ol><li>תבדוק את מתקן ניסיוני. בהתבסס על המטריקס מבחן, בדוק את מבחן מטריקס בדיקת תנאי לוקה גודל ובינונית ליצירת גודל, סוגי הקונכייה, הנוכחות של דיזה, לפני הניסוי. כמו כן, בדיקה כדי לאשר instrumentations ואת רכיבי המתקן לעבוד כמו שצריך בלי רעש נתונים או תקלות.</li>
		<li>למלא את המיכל העליון עם מים באמצעות המשאבה השולח מותקן בתוך המיכל התחתון.</li>
		<li>להסיר את האוויר שיורית בתוך ובינונית ליצירת. השתמש מאגר קאמרית וחדר משאבת ואקום כדי להסיר את האוויר שיורית ובינונית ליצירת.</li>
		<li>לבדוק את מפלס המים הראשונית של המיכל העליון. להשתמש בסרגל המצורפת למיכל.</li>
	</ol></li> <li>שלב הבדיקה <ol><li>לפתוח את השסתום בקצה של צנרת.</li>
		<li>באמצעות מערכת רכישת נתונים בחדר הבקרה, לבדוק את הנתונים נמדדו, כגון מפלס המים, קצב הזרימה ושינויים בלחץ, במהלך תופעת השבירה הקונכייה. אם אין יצוא של מערכת קירור, הניסוי הראשון מסתיים. לבסוף, להקליט את התוצאות ניסיוני שהושג עם מבחן מסוים התנאים.</li>
	</ol></li> <li>לשנות את המשתנים מבחן (ובינונית ליצירת גודל, גודל לוקה, נוכחות דיזה, ומיקום לוקה) כדלקמן.
	<ol><li>לשנות ובינונית ליצירת גודל במרוכז עד 2, 2.5, 3, 4, 5 ו 6; ובינונית ליצירת נתון מחוברת לצינור הראשי על-ידי ג'וינט מקורבות במיקום 2 באיור 2. 
		הערה: המשתנים ניסיוני, כגון ובינונית ליצירת גודל, גודל לוקה, הנוכחות של דיזה, משתנים באמצעות המפרק מקורבות עם ברגים ואומים. לכן, תהליכים אלה מתנהלים באופן ידני.</li>
		<li>חזור על שלבים 1.1.1 - 1.2.2 עד ובינונית ליצירת כל הגדלים ניסויים נעשים.</li>
		<li>עם לוקה בעמדה 1, לשנות את גודל לוקה במרוכז עד 6, 8, 10, 12, 14 ו- 16 ס מ; כמפחית נתון מחובר לצינור הראשי על-ידי ג'וינט מקורבות בעמדה 3 באיור 2.</li>
		<li>חזור על שלבים 1.1.1 - 1.3.2 עד לוקה כל הגדלים ניסויים נעשים.</li>
		<li>התקנה דיזה (או הסרה דיזה) מחובר לצינור הראשי על-ידי ג'וינט מקורבות בתחתית המיכל העליון. 
		הערה: ניסויים של השלב הקודם בוצעו עם העדר (או נוכחות) של כגדולים. לכן, כגדולים צריך להיות מותקן (או מוסר) עבור הניסוי הבא.
		<ol><li>כדי לעשות עבודה זו, להבטיח כי אין שם מים בתוך המיכל העליון.</li>
		</ol></li> <li>חזור על שלבים 1.1.1 - 1.3.4. כדי לאשר את השפעת ובינונית ליצירת וגודל לוקה תחת נוכחות (או היעדרות) של דיזה, חזור על השלב הקודם.</li>
		<li>לשנות את לוקה למיקום 2, כמו ניסויים של השלב הקודם בוצעו עם לוקה עמדה 1. לשנות את מיקום לוקה עבור הניסוי הבא. 
		הערה: בכיוונון ניסיוני, שתי עמדות לוקה בנויים. כל הצינור לוקה עם שסתום פרפר בידוד מחובר למערכת המרכזית צנרת.
		<ol><li>כדי לשנות את מיקום לוקה, סגור את שסתום פרפר הניתוק במיקום לוקה 1 ופתח את השסתום במיקום לוקה 2.</li>
		</ol></li> <li>חזור על שלבים 1.1.1 - 1.3.6.</li>
	</ol></li></ol> 2. הפעלת התוכנית סימולציה <ol><li>לחץ על סמל התוכנית לבצע את התוכנית סימולציה של מפסק הקונכייה. 
	הערה: ההליך זה הפגינו משלימה 1 וידאו. כפי שמוצג, המסך הראשוני של התוכנית סימולציה מורכב 4 כפתורים (הצגת פרמטר, ריצה, ידני, יציאה). כאשר המשתמש לוחץ &#39; להציג פרמטרים &#39; כפתור, נפתח חלון הפקודה חדש והוא כולל הרשימה של פרמטרים. המשתמש הוא מסוגל לשנות ולאשר את הערכים המספריים של משתנים. &#39; לרוץ &#39; לחצן מבצעת את החישובים על ידי החלפת את פרמטרי קלט לתוך נוסחות כלולים. &#39; מדריך &#39; כפתור נועד להודיע הגירסה השימוש ואת התוכנית, ואת &#39; יציאה &#39; לחצן סוגרת את התוכנית. התוצאות מוצגות באיור &#39; להראות תוצאות &#39; windows.</li>
	<li>לחץ &#34; הצג פרמטר &#34; כפתור.</li>
	<li>לשנות נתוני הקלט בהתחשב בתנאים הסימולציה נתון.</li>
	<li>לחץ &#34; לרוץ &#34; כפתור.</li>
	<li>לבדוק את הצורה גרף מפלס המים &#39; להראות תוצאות &#39; חלון. התוכנית מארגנת את הערכים תוצאה עם הזמן, מתווה את הגרף באופן אוטומטי.
	<ol><li>דרך הצורה של הגרף, חזותית לאשר את האפשרות של הקונכייה שבירת; אם מפלס המים או הגובה undershooting יש אותו ערך באופן עקבי עד הסוף, אנחנו זקוקים רק לסיסמא שבירת אפשרית בתנאים נתונה. ראו איור 3-</li>
	</ol></li> <li>צ'ק פלטים אחרים &#39; להראות תוצאות &#39; חלון. שימו לב כי ישנם שמונה אפשרויות (מפלס המים undershooting גובה, לחץ, מים מהירות, מהירות אוויר, תערובת דו-שלבית מהירות, כמות, חיכוך) כדי לבדוק את הפלט. בחר את סוג התרשים באמצעות תיבת הסימון- 
	הערה: זה קל להבין את התופעה שבירת הקונכייה במבט חטוף כי השינוי של כל ערך עם הזמן ניתן לראות דרך הגרף.</li>
	<li>לאשר את הערך של פלט בהתאם לשעה על ידי לחיצה &#34; חישוב בזמן ספציפי &#34; לחצן. הזן את השעה הרצויה ולבדוק את התוצאות לפי הזמן set-</li>
	<li>לשמור את כל הנתונים תוצאה סימולציה על-ידי לחיצה &#34; לשמור את הנתונים &#34; כפתור. 
	הערה: התוצאות נשמרות בצורה של קובץ הטקסט, וכל התנאים מדומה נשמרים יחד.</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>

המחברים אין לחשוף.

פקק הקונכייה הוא מכשיר בטיחות המופעלים באופן. פסיבי משמש כדי למנוע איבוד נוזל קירור כאשר מתרחשת תאונה קרע של הצינור. עם זאת, קשה להחיל על מחקר עכשווי כורים כי לא ניסוי עבור הכורים אמת-מידה מחקר. מסיבה זו, אמת-מידה הניסוי נערך על ידי POSTECH ו- KAERI. המטרה של הניסוי היה לאשר כי שבירת הקונכייה הוא רי?...

המספר של כורים באמצעות צלחת-סוג דלק, כגון ירדן מחקר, הדרכה הכור (JRTR) ו כור המחקר KiJang (KJRR), גדל לאחרונה. על מנת לחבר את לוחית-סוג הדלק בקלות, כור המחקר דורש זרימה כלפי מטה הליבה. מכיוון כורי מחקר דורשות נטו ראש מערכת הקירור הראשית היניקה חיובית, יכול כמה רכיבי מערכת קירור שייתכן שיותקנו מתחת הכור. עם זאת, אם הקרע צינור מתרחשת במערכת הקירור הראשי מתחת הכור, האפקט הקונכייה גורמת רציפה ניקוז של מערכת קירור אשר עלולה לגרום החשיפה של הכור לאוויר. משמעות הדבר היא כי החום שיורית לא ניתן להסיר, אשר יכול להוביל בתאונת. לכן, במקרה של אובדן של מערכת קירור תאונה (לוקה), מכשיר בטיחות שיכול למנוע תאונה קשה הוא הכרחי. פקק הקונכייה הוא כזה מכשיר בטיחות. זה יכול למנוע ביעילות ניקוז המים באמצעות גלישה של אוויר. המערכת כולה נקראת את הקונכייה שבירת המערכת.
נערכו מספר מחקרים לשיפור הבטיחות בכור מחקר. מקדונלד ומרטן1 ביצע ניסוי על מנת לאשר את הביצועים של הקונכייה שבירת שסתום כמו מפסק הפעלה באופן פעיל. ניל ו- Stephens2 ביצע ניסוי בעזרת פקק הקונכייה כהתקן פסיבי המופעלים בתוך צינור בגודל קטן. סקוראי3 הציע מודל אנליטי כדי לנתח את הקונכייה שבירת שבו הוחלה מודל זרימת אוויר-מים נפרד לחלוטין.
הקונכייה שבירת הוא מורכב מאוד כי יש פרמטרים רבים שצריך לקחת בחשבון. יתר על כן, כי לא בוצעו הניסויים על אמת-מידה מחקר כורים, קשה להחיל מחקרים קודמים על מחקר עכשווי כורים. לכן, מחקרים קודמים לא הציגו מודל תאורטי משביע רצון על סיפון שוברים. מסיבה זו, נערך ניסוי אמת-מידה להקים מודל תאורטי.
כדי לחקור את ההשפעה של מפסק הקונכייה על כור המחקר, אמת-מידה אימות הניסויים בוצעו על ידי אוניברסיטת פוהאנג למדע וטכנולוגיה (POSTECH), מכון המחקר לאנרגיה אטומית קוריאה (KAERI)4,5 ,6. איור 1 הוא המתקן בפועל לניסוי מפסק הקונכייה. איור 2 מציג תרשים סכימטי של המתקן והוא כולל את סימן מתקן.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig1.jpg"> 
איור 1. מתקן הקונכייה שבירת ניסוי הדגמה. גודל צינור הראשי הוא 16 ב ו חלון אקריליק מותקן להשגחה. כגדולים הוא מכשיר מוכן לתאר את הירידה בלחץ. לכן, אין תפקיד הרכבה דיזה בתחתית המיכל העליון. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55972/55972fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig2.jpg"> 
באיור 2. תרשים סכמטי של מתקן ניסיוני. המיקום של נקודות מדידה מוצג. המספרים מציינים את המיקומים הרלוונטיים; הנקודה 0 מסמל את הכניסה של מפסק הקונכייה, נקודה 1 מסמל את מפלס המים, נקודת 2 מסמל את החלק המחובר של מפסק את הקונכייה ואת הצינור הראשי, ונקודת 3 מסמל את לוקה הצב. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55972/55972fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
מפסק סיפון מתקן ניסיוני מורכב מיכל עליון, טנק נמוך, מערכת צנרת, משאבה ההחזרה. הקיבולת של המיכל העליון הוא 57.6 מ'3. האזור התחתון ואת העומק הם 14.4 m2 (4 מ' x 3.6 מ') ו- 4 מ', בהתאמה. המיכל התחתון והמיקום לוקה הן ממוקם 8.3 מ' מתחת למיכל העליון. הקיבולת של המיכל התחתון הוא 70 מ3. המיכל התחתון משמש לאחסון המים במהלך הניסוי. המיכל התחתון מחובר למשאבה ההחזרה. המים במיכל התחתון נשאבים לתוך המיכל העליון. גודל צינור הראשי של מערכת צנרת הוא 16 ב. הסוף של הקונכייה מפסק קו (ובינונית ליצירת) הינו ממוקם גבוה מעל הצינור התחתון 11.6 מ' לקרע נקודה. בנוסף, אקריליק windows מותקנים על הצינור עבור ויזואליזציה, כפי שמוצג באיור1.
מספר התקנים הותקנו כדי למדוד את הסימנים הפיזיים. לחץ מוחלט שני מתמרים (מעל כולם) לחץ ההפרש שלושה מתמרים (Dpt) שימשו. כדי למדוד את קצב זרימת מסה של מים, מד זרימת אולטראסוניות היה בשימוש. מערכת רכישת נתונים שימש כדי לקבל כל מדידה נתונים ב- 250 ms במרווחי זמן. בנוסף ציוד המדידה, מצלמות הותקנו להשגחה, שליט היה מחובר על הקיר הפנימי של המיכל העליון כדי לבדוק את מפלס המים.
במגוון גדלים מפסק (SB) לוקה, סיפון, סוגי מפסק סיפון (קו/חור) ואת הנוכחות של דיזה לגבי הכור דלק לבין נקודת שבר צינור נחשבו לניסוי. על מנת לוודא את השפעת גודל לוקה ו ובינונית ליצירת, גדלים שונים של לוקה, ובינונית ליצירת שימשו. גודל לוקה נע בין 6 ל 16 ב וגדלי ובינונית ליצירת נע בין 2 ל- 6 ב. הניסוי, סוג הקו, חור של הקונכייה פורעי שימשו, אך התוכן הבא של המחקר הזה מתייחס רק לסוג ובינונית ליצירת המשמשים את JRTR ואת KJRR. כדוגמה של תוצאות הניסוי, איור 3 הוא גרף הכוללת את הנתונים קצב זרימה לחץ ומים. הניסוי נערך על 4 אוקטובר, 2013, המדגם נתוני הניסוי הוא LN23 (סוג הקו SB, אין נחיר 12 ב לוקה, 2.5 ב ובינונית ליצירת).
מתוך נתוני הניסוי, המודל התיאורטי שבו ניתן לחזות את הקונכייה שבירת תופעה הוקמה. המודל התיאורטי מתחיל משוואת ברנולי. המהירות של הנוזל המתקבל את משוואת ברנולי, ספיקה יכולה להיות מושגת על-ידי הכפלת את המהירות של נוזל באזור צינור. בנוסף, מפלס המים ניתן להשיג באמצעות את ספיקה. התפיסה הבסיסית של המודל התיאורטי הוא כמו לעיל. עם זאת, כיוון הקונכייה שבירת התופעה היא זרימה דו-שלבית, ישנם נקודות נוספות כדי להיחשב. לשקול מודל ניתוח זרימת דו-שלבית, בוצעה בדיקת אימות דיוק. מאז המודל צ'ישולם היה מדויק יותר הומוגנית מודל, דגם צ'ישולם משמש כדי לנתח את התופעה. על פי המודל צ'ישולם, הנוסחה מכפיל דו-שלבית מבוטא כמו משוואה 17. במשוואה הזו ф מייצג את המכפיל שני שלבים, ρ מייצג צפיפות ו- X מייצג איכות.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq1.jpg">(1)
p class = "jove_content" > מודל ב צ'ישולם, מקדם B משתנה עם זרימת מסה נכלל. בסופו של דבר, ההטיה של נוסחה קורלציה בין מקדם צ'ישולם B ותנאים עיצוב הכור מהווה נקודת משמעותית של המודל התיאורטי. במילים אחרות, מטרה אחרת של הניסוי היה להשיג נתונים למסד את היחסים בין עיצוב תנאים צ'ישולם מקדם B. מתוצאות הבדיקה, נוסחה קורלציה בין עיצוב תנאים צ'ישולם מקדם B הוקמה. המודל התיאורטי המתקבל פותחה כדי לחזות את הקונכייה שבירת תופעה היטב.
יתר על כן, פותחה תוכנית סימולציה עם ממשק משתמש גרפי (GUI). על-ידי המעבר של נתונים ללחץ מוחלט באיור3, התופעה ניתן לחלק לשלושה שלבים: איבוד נוזל קירור (חד-פאזי flow) הקונכייה השבירה (flow שני שלבים), מצב יציב. לפיכך, תהליך החישוב הראשי של האלגוריתם כולל תהליך שלושה שלבים המייצגים שלושת השלבים של התופעה אמיתי. כולל תהליך החישוב, האלגוריתם כולו כדי לתאר את תהליך הסימולציה מוצג באיור 48.
שימוש בתוכנה (ראה משלימה Video 1) כדי להתחיל את ההדמיה, המשתמש מזין לפרמטרי הקלט המתאים לתנאים עיצוב ו לפרמטרי הקלט מאוחסנים כערכי קבוע. אם המשתמש ממשיך עם הסימולציה לאחר הזנת את הפרמטרים, התוכנית מבצעת את החישוב בשלב הראשון. הצעד הראשון הוא חד-פאזי, אשר הוא החישוב עבור אובדן מערכת קירור בגלל ההשפעה הקונכייה לאחר קרע הצינור. המשתנים מחושבים באופן אוטומטי לפי מודל תיאורטי (כמו משוואת ברנולי, שימור זרימת מסה, וכו '), וממשיך החישוב של הקלט פרמטרים על-ידי המשתמש. תוצאות החישובים מאוחסנים ברצף זיכרון המחשב על פי יחידת הזמן שנקבע על-ידי המשתמש.
אם הטיפות מפלס המים להלן מיקום 0, זה אומר כי הזרם חד-פאזי מסתיימת, כי האוויר מתחיל למהר ובינונית ליצירת ברגע זה. לכן, הצעד הראשון לזרימה חד-פאזי ממשיך עד מפלס המים מגיע המיקום 0. כאשר מפלס המים במיקום 0, פירוש הדבר הוא הגובה undershooting הוא אפס. גובה undershooting הוא ההבדל הגובה בין הכניסה של ובינונית ליצירת מפלס המים המיכל העליון לאחר הקונכייה השבירה. במילים אחרות, undershooting גובה מציין כמה מפלס המים ירד במהלך הקונכייה שוברים. לכן, גובה undershooting הוא פרמטר חשוב, משום שזה יאפשר הקביעה ישיר כמות איבוד נוזל קירור. כתוצאה מכך, התוכנית קובעת בסוף החישוב הראשונה-צעד לפי גובה undershooting.
אם הגובה undershooting הוא גדול מאפס, התוכנית מבצעת חישוב בשלב השני אשר ניתן לדמות זרימה דו-שלבית. כיוון זרימת מים ואוויר נמצאים סיפון שבירת שלב, יש לקחת בחשבון את המאפיינים הפיזיים של שני נוזלים. לכן, הערכים של המכפיל שני שלבים, איכות שבר void נחשבים בשלב זה החישוב. . במיוחד, הערך הריק שבר משמש סיום קריטריון החישוב בשלב השני. השבר void ניתן לבטא את היחס של זרימת האוויר לסכום של אוויר, מים זורמים. בחישוב שלב השני ממשיך עד הערך הריק שבר (α) 0.9. כאשר α מעל 0.9, בחישוב שלב השלישי ממשיך המתאר את מצב יציב. באופן תיאורטי, קריטריון הסיום הקונכייה שבירת הוא α = 1 מאחר אויר רק קיים בצינור בשלב זה. עם זאת, תוכנית זו הקריטריונים קצה הקונכייה שבירת הוא α = 0.9 כדי למנוע שגיאות בתהליך החישוב. לכן, אובדן חלקי של תוצאות בלתי נמנע, אבל שגיאה זו יכול להיות זניח.
מצב יציב החישוב ממשיך במהלך פרק הזמן שנקבע על-ידי המשתמש. כי יש עוד שינוי, מצב יציב מאופיין בכך שהערכים תוצאת חישוב הם תמיד קבוע. אם אנחנו זקוקים רק לסיסמא שבירת מוצלחת, לרמה הסופית של המים למיכל העליון יישאר על ערך מסוים, לא אפס. עם זאת, אם שבירת הקונכייה אינה מבוצעת בהצלחה, הקירור יאבדו כמעט ולא מתקרב לרמה הסופית של המים ערך אפס. לכן, אם הערך מפלס המים שווה אפס במצב יציב, הוא מציין כי התנאים עיצוב נתונה אינן מספיקות להשלים את הקונכייה השבירה.
לאחר החישוב, המשתמש יכול לאשר את תוצאות בדרכים שונות. התוצאות מציגות את המצב של הקונכייה שבירת, סיפון שבירת התקדמות, הסינגולריות. התוכנית סימולציה ניתן לחזות, לנתח את התופעה באופן מעשי, לסייע בעיצוב של המערכת מפסק הקונכייה. זה נייר, פרוטוקול הניסוי, תוצאות של ניסוי, וכן ביישום התכנית סימולציה מוצגים.

<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

בתנאים עיצוב של כור המחקר, התופעה הקונכייה המושרה על ידי צינור קרע יכול לגרום כלפי חוץ זרימה רציפה של מים. כדי למנוע את יצוא, נדרש מכשיר שליטה. פקק הקונכייה הוא סוג של התקן בטיחות יכול להיות מנוצל כדי לשלוט איבוד נוזל קירור מים ביעילות.
כדי לנתח את המאפיינים של הקונכייה שבירת, נערך ניסוי אמת-מידה. את התוצאות של הניסוי, התברר כי ישנם מספר גורמים עיצוב המשפיעים על סיפון שבירת התופעה. לכן, יש צורך לפתח מודל תאורטי. מסוגלים חיזוי וניתוח את הקונכייה שבירת תופעה בתנאים שונים של עיצוב. באמצעות המידע מהניסוי, ניתן היה לגבש מודל תאורטי שחוזה במדויק את ההתקדמות והתוצאה של הקונכייה שבירת התופעה. המודל התיאורטי הוקמה מבוסס על מכניקת הזורמים, משלב המודל צ'ישולם לנתח זרימה שני שלבים. משוואת ברנולי, מהירות, כמות, undershooting גובה מפלס המים, הלחץ, מקדם חיכוך, גורמים הקשורים הזרם דו-שלבית יכול להיות שהושג או מחושבת. יתר על כן, כדי לנצל את המודל הוקמה במחקר זה, פותחה הקונכייה מפסק תוכנית ניתוח ועיצוב. התוכנית סימולציה פועלת על בסיס מודל תיאורטי, מחזירה את התוצאה בצורת גרף. המשתמש יכול לאשר את האפשרות של הקונכייה שובר על-ידי בדיקת את צורת הגרף. יתר על כן, להציל את התוצאה כל סימולציה זה אפשרי, זה יכול לשמש כמשאב לניתוח את הקונכייה אמיתי שבירת המערכת.
לסיכום, המשתמש יכול לאשר את המצב של הקונכייה שבירת ועיצוב מערכת מפסק הקונכייה באמצעות התוכנית שפותחה במחקר זה.

התהליך כולו של הקונכייה שבירת מורכב משלושה שלבים. השלב הראשון הוא זרימה יוצאת של מערכת קירור בגלל ההשפעה הקונכייה. השלב השני הוא התהליך של הקמת בתנאיי האוויר דרך ובינונית ליצירת לחסום את איבוד נוזל קירור, שנקרא הקונכייה השבירה. ניתן לראות את התופעה שבירת הקונכייה עלייה ח...

Watch this Scientific Journal Video about Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor at JoVE.com

Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

הקונכייה שבירת תופעה נחקר ניסיוניים, הוצע מודל תאורטי. פותחה תוכנית הדמיה המבוססת על מודל תיאורטי, התוצאות של התוכנית סימולציה הושוו עם תוצאות ניסויית. הוא היה סיכם כי התוצאות של התוכנית סימולציה התאימה את תוצאות הניסוי היטב.

המחקר של הניסוי מפסק הקונכייה וסימולציות עבור כור מחקר

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

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

8.7K Views.  Handong Global University. הקונכייה שבירת תופעה נחקר ניסיוניים, הוצע מודל תאורטי. פותחה תוכנית הדמיה המבוססת על מודל תיאורטי, התוצאות של התוכנית סימולציה הושוו עם תוצאות ניסויית. הוא היה סיכם כי התוצאות של התוכנית סימולציה התאימה את תוצאות הניסוי היטב.

Video: 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.

פיתוח של Sulfidogenic בוצה מים משקעים וטריכלוריטן הפחתה בכור שמיכת Upflow אנאירובית בוצה

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

Environment

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.

כימית גנים כזרימה דרך מערכות הידרותרמיות טבעיות כורי מדמה

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

Chemistry

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.

לייזר-חימום, ספקטרומטר Radiance לחקר חומרים גרעיניים בתנאים הדמיית תאונת הגרעין

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.

באתרו ויזואליזציה של התנהגות השלב של דוגמאות שמן בתנאי תהליך זיקוק

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 ...

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.

אופטימיזציה, בדיקה ואבחון של הול ולמחקר מדחפים

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.

מערכת ניסויים מקוונת אינטראקטיבית ומודמית לחינוך ומחקר הנדסי

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.

שיטת מידול וסימולציה לתכנון ראשוני של משאבת תזוזה אלקטרו-משתנה

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 ...

Biology

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;

הרכבה של מערכת ריפלוקס לתגובות כימיות מחוממות

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

Education

JoVE Science Education

Organic Chemistry

Single and Two-phase Flow in a Packed Bed Reactor

Source: <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/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).

זרימה חד-פאזית ותלת-פאזית בכור מיטה ארוז

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