CFD analyses of fibre transport and fibre deposition at plunging jet conditions Translated title: CFD-Analysen des Mineralwolltransportes und der Ablagerung von Fasern unter Bedingungen eines eintauchenden Wasserstrahls

Abstract

The investigation of insulation debris generation, transport and sedimentation becomes important with regard to reactor safety research for PWR and BWR, when considering the long-term behaviour of emergency core cooling systems during all types of loss of coolant accidents. A joint research project on such questions is being performed in cooperation between the University of Applied Sciences Zittau/Görlitz (HSZG) and the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). The project deals with the experimental investigation of particle transport phenomena in coolant flow and the development of CFD models for its description (see [10–12]). While the experiments are performed at the University at Zittau/Görlitz, the theoretical modelling efforts are concentrated in Rossendorf. In the current paper, the basic concepts for CFD modelling are described and feasibility studies are presented. The model capabilities are demonstrated via complex flow situations, where a plunging jet agitates insulation debris.

Kurzfassung

Die Untersuchung von Freisetzung, Transport und Ablagerung von Isolationsmaterial ist in der Sicherheitsforschung von Druck- und Siedewasserreaktoren für die Betrachtung der Langzeit-Notkühlung bei Leckstörfällen wichtig. Zwischen der Hochschule Zittau (HSZG) und dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie ein Projekt zur Untersuchung damit im Zusammenhang stehender Fragen gefördert. Das Projekt befasst sich der experimentellen Untersuchung des Fasertransportes und der darauf basierenden Entwicklung von CFD-Modellen (siehe [10–12]). Während in der Hochschule Zittau Experimente durchgeführt werden, sind die Arbeiten zur CFD-Modellierung in Rossendorf konzentriert. Neben dem Transport der Fasern in einer Wasserströmung werden Fragen der Anlagerung von Fasern und des Differenzdruckaufbaus auf einem faserbelegten Sieb untersucht. Die vorliegende Arbeit stellt die wesentlichsten Konzepte der CFD-Modellierung sowie Machbarkeitsstudien vor. Am Beispiel einer komplexen Strömung, wie sie beim eintauchenden Wasserstrahl vorliegt, wird die Anwendbarkeit der Modelle gezeigt.