Published September 18, 2022
| Version v1
Publication
Open
Critical Velocity Experimental Assessment in Flat Plate Fuel Element for Nuclear Research Reactor
Creators
- 1. McMaster University
- 2. National Nuclear Energy Commission
Description
Aluminum-coated plates, containing a uranium silicide (U3Si2) meat dispersed in an aluminum matrix, are commonly used in the fuel elements of Material Testing Reactors (MTRs). These fuel elements are typically comprised of narrow channels formed by parallel flat plates, which allow coolant flow to remove the heat of fission reactions. It is important to mention that the thickness of the plates is much smaller than their width and height. The high flow rates needed to ensure efficient fuel-element cooling may cause fuel-plate mechanical failures due to instability induced by the flow in the channels. In the case of critical velocity, excessive permanent deflections of these plates can cause blockage of the flow channels and lead to overheating. An experimental facility that simulates a plate-like fuel element with three coolant channels was developed for this work. The test-section dimensions were based on the Fuel Element design of the Brazilian Multipurpose Reactor (RMB), project being coordinated by the National Commission of Nuclear Energy (CNEN). Experiments were performed to reach Miller's critical velocity condition. This critical condition was reached at 14.5 m/s leading to consequent plastic deformation of the fuel plates
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تستخدم الألواح المطلية بالألمنيوم، التي تحتوي على لحم سيليسيد اليورانيوم (U3Si2) المنتشر في مصفوفة الألومنيوم، بشكل شائع في عناصر الوقود لمفاعلات اختبار المواد (MTRs). تتكون عناصر الوقود هذه عادةً من قنوات ضيقة تتكون من ألواح مسطحة متوازية، والتي تسمح بتدفق سائل التبريد لإزالة حرارة تفاعلات الانشطار. من المهم الإشارة إلى أن سمك الألواح أصغر بكثير من عرضها وارتفاعها. قد تتسبب معدلات التدفق العالية اللازمة لضمان التبريد الفعال لعنصر الوقود في حدوث أعطال ميكانيكية في صفيحة الوقود بسبب عدم الاستقرار الناجم عن التدفق في القنوات. في حالة السرعة الحرجة، يمكن أن تتسبب الانحرافات الدائمة المفرطة لهذه الصفائح في انسداد قنوات التدفق وتؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. تم تطوير منشأة تجريبية تحاكي عنصر وقود يشبه اللوحة مع ثلاث قنوات لسائل التبريد لهذا العمل. استندت أبعاد قسم الاختبار إلى تصميم عنصر الوقود للمفاعل البرازيلي متعدد الأغراض (RMB)، وهو مشروع يتم تنسيقه من قبل اللجنة الوطنية للطاقة النووية (CNEN). تم إجراء التجارب للوصول إلى حالة السرعة الحرجة لميلر. تم الوصول إلى هذه الحالة الحرجة عند 14.5 م/ث مما أدى إلى تشوه البلاستيك الناتج عن ألواح الوقودTranslated Description (French)
Les plaques revêtues d'aluminium, contenant une viande de siliciure d'uranium (U3Si2) dispersée dans une matrice d'aluminium, sont couramment utilisées dans les éléments combustibles des réacteurs d'essai de matériaux (MTR). Ces éléments combustibles sont généralement composés de canaux étroits formés par des plaques plates parallèles, qui permettent à l'écoulement du liquide de refroidissement d'éliminer la chaleur des réactions de fission. Il est important de mentionner que l'épaisseur des plaques est beaucoup plus petite que leur largeur et leur hauteur. Les débits élevés nécessaires pour assurer un refroidissement efficace de l'élément combustible peuvent provoquer des défaillances mécaniques de la plaque combustible en raison de l'instabilité induite par l'écoulement dans les canaux. En cas de vitesse critique, des déflexions permanentes excessives de ces plaques peuvent provoquer un blocage des canaux d'écoulement et entraîner une surchauffe. Une installation expérimentale qui simule un élément combustible en forme de plaque avec trois canaux de liquide de refroidissement a été développée pour ce travail. Les dimensions de la section d'essai étaient basées sur la conception de l'élément combustible du réacteur multifonctionnel brésilien (RMB), projet coordonné par la Commission nationale de l'énergie nucléaire (CNEN). Des expériences ont été effectuées pour atteindre la condition de vitesse critique de Miller. Cette condition critique a été atteinte à 14,5 m/s, ce qui a entraîné une déformation plastique des plaques de combustibleTranslated Description (Spanish)
Las placas recubiertas de aluminio, que contienen una carne de siliciuro de uranio (U3Si2) dispersa en una matriz de aluminio, se utilizan comúnmente en los elementos combustibles de los reactores de prueba de materiales (MTR). Estos elementos combustibles suelen estar compuestos por canales estrechos formados por placas planas paralelas, que permiten que el flujo de refrigerante elimine el calor de las reacciones de fisión. Es importante mencionar que el espesor de las placas es mucho menor que su anchura y altura. Los altos caudales necesarios para garantizar un enfriamiento eficiente del elemento combustible pueden causar fallas mecánicas en la placa de combustible debido a la inestabilidad inducida por el flujo en los canales. En el caso de la velocidad crítica, las desviaciones permanentes excesivas de estas placas pueden causar el bloqueo de los canales de flujo y provocar un sobrecalentamiento. Para este trabajo se desarrolló una instalación experimental que simula un elemento combustible en forma de placa con tres canales de refrigerante. Las dimensiones de la sección de prueba se basaron en el diseño del elemento combustible del reactor multipropósito brasileño (RMB), proyecto coordinado por la Comisión Nacional de Energía Nuclear (CNEN). Se realizaron experimentos para alcanzar la condición de velocidad crítica de Miller. Esta condición crítica se alcanzó a 14,5 m/s, lo que provocó la consiguiente deformación plástica de las placas de combustibleFiles
1008.pdf
Files
(226 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5360980bad11bf9723da89687501effc
|
226 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التقييم التجريبي للسرعة الحرجة في عنصر وقود اللوحة المسطحة لمفاعل البحوث النووية
- Translated title (French)
- Évaluation expérimentale de la vitesse critique dans un élément combustible à plaques plates pour un réacteur de recherche nucléaire
- Translated title (Spanish)
- Evaluación Experimental de Velocidad Crítica en Elemento Combustible de Placa Plana para Reactor de Investigación Nuclear
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4296252581
- DOI
- 10.15392/bjrs.v10i3.2051
References
- https://openalex.org/W1839037089
- https://openalex.org/W1973921141
- https://openalex.org/W1992994177
- https://openalex.org/W2030258604
- https://openalex.org/W2042236076
- https://openalex.org/W2521340083
- https://openalex.org/W2802278385
- https://openalex.org/W2981556458