Thesis--Technische Universität Hamburg. / Includes bibliographical references.

Zugl.: Bayreuth, Univ., Diss., 2006

Techn. Hochsch., Diss.--Aachen, 2008.

Techn. Hochsch., Diss., 2001--Aachen. / Gedr. Ausg. im Mensch-und-Buch-Verl., Berlin.

Techn, Hochschule, Diss., 2002--Aachen.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2004

Techn. University, Diss., 2004--Darmstadt.

Der Reaktordynamikcode DYN3D wird für Kernanalysen von Natrium-gekühlten schnellen Reaktoren (SFR) erweitert. In diesem Bericht werden neu implementierte thermomechanische Modelle für die adäquate Simulation von SFR-Transienten beschrieben, die die Simulation der axialen Wärmeausdehnung von Brennstäben und die radiale Ausdehnung des Reaktorkerns umfassen. Darüber hinaus wurde das Verfahren zur Erstellung von Querschnittsbibliotheken für DYN3D für SFR-Analysen erweitert. Die Verifizierung der neuen Modelle und der Querschnittserstellung erfolgte auf Vollkern-Ebene mit stationären Experimenten von der BFS-Testanlage des IPPE Obninsk und Daten des großen oxidischen Kerns des OECD/NEA-Benchmark und den Experimenten zum Zyklusende des Phenix-Kerns. Die DYN3D-Ergebnisse wurden mit der Monte-Carlo-Referenzlösung verglichen, die durch den SERPENT-Code berechnet wurde. Die Testergebnisse zeigen, dass die neu entwickelten Modelle die Wärmeausdeh-nungseffekte der Kernstruktur genau berücksichtigen können. Das neu entwickelte Verfahren zur Erstellung von Querschnittsbibliotheken wurde ebenfalls auf der Basis von SERPENT-Ergebnissen erfolgreich verifiziert. Zur Validierung wurden mehrere Tests, die sowohl stationäre als auch transiente Fälle aus den Phenix-Experimenten enthalten, mit DYN3D berechnet. Die DYN3D-Lösungen weisen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten auf, was die Anwendbarkeit der Codes für Kernanalysen von Natrium-gekühlten schnellen Reaktoren bestätigt.

Der Reaktordynamikcode DYN3D wird für Kernanalysen von Natrium-gekühlten schnellen Reaktoren (SFR) erweitert. In diesem Bericht werden neu implementierte thermomechanische Modelle für die adäquate Simulation von SFR-Transienten beschrieben, die die Simulation der axialen Wärmeausdehnung von Brennstäben und die radiale Ausdehnung des Reaktorkerns umfassen. Darüber hinaus wurde das Verfahren zur Erstellung von Querschnittsbibliotheken für DYN3D für SFR-Analysen erweitert. Die Verifizierung der neuen Modelle und der Querschnittserstellung erfolgte auf Vollkern-Ebene mit stationären Experimenten von der BFS-Testanlage des IPPE Obninsk und Daten des großen oxidischen Kerns des OECD/NEA-Benchmark und den Experimenten zum Zyklusende des Phenix-Kerns. Die DYN3D-Ergebnisse wurden mit der Monte-Carlo-Referenzlösung verglichen, die durch den SERPENT-Code berechnet wurde. Die Testergebnisse zeigen, dass die neu entwickelten Modelle die Wärmeausdeh-nungseffekte der Kernstruktur genau berücksichtigen können. Das neu entwickelte Verfahren zur Erstellung von Querschnittsbibliotheken wurde ebenfalls auf der Basis von SERPENT-Ergebnissen erfolgreich verifiziert. Zur Validierung wurden mehrere Tests, die sowohl stationäre als auch transiente Fälle aus den Phenix-Experimenten enthalten, mit DYN3D berechnet. Die DYN3D-Lösungen weisen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten auf, was die Anwendbarkeit der Codes für Kernanalysen von Natrium-gekühlten schnellen Reaktoren bestätigt.

Die Finite Elemente Analyse hat sich in vielen industriellen Anwendungsgebieten zu einem elementaren Werkzeug für den Produktentwicklungsprozess entwickelt. Zu diesen Anwendungsbereichen zählen u. a. der Fahrzeugbau, die Medizintechnik und der Sondermaschinenbau. Neben Strömungssimulationen und der numerischen Berechnung von elastomechanischen Strukturen sind auch thermomechanische Analysen mithilfe der FEA durchführbar. Kleine und mittelständische Unternehmen können jedoch nicht immer auf einen wirtschaftlichen Einsatz von kommerziellen FEA-Tools zurückgreifen und sind folglich auf Freeware Programme wie Z88Aurora® angewiesen. Die häufig für den Entwickler interessierende stationäre Wärmeleitung und die aus dem Temperaturunterschied resultierende thermische Dehnung von Bauteilkomponenten gehören längst zum Tagesgeschäft. Für eine realitätsnahe Auslegung von beispielsweise Kühlkörpern oder Rippen muss zusätzlich die konvektive Wärmeübertragung berücksichtigt werden. Hierbei wird der Wärmetransport zwischen einer Bauteiloberfläche und dem Umgebungsmedium, wie z. B. Luft oder Kühlwasser, untersucht. Diese erweiterte Abbildung der Temperaturanalyse definiert als Randbedingung eine Wärmestromdichte auf einer Bauteiloberfläche, welche proportional zur Temperaturdifferenz beider Systemkomponenten ermittelt wird. Zudem gehen nichtlineare Einflüsse aus den Materialeigenschaften des Fluids und aus dem entstehenden Strömungsverhalten über den sog. Wärmeübergangskoeffizienten in die Simulation ein. Aufgrund dieser Komplexität kann über empirisch ermittelte Korrelationsgleichungen die Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten erreicht werden. Diese Erweiterung des Thermomoduls wird in der neuen Version von Z88Aurora®V5 dem Anwender zur Produktentwicklung angeboten. Eine für den industriellen Einsatz essentielle Validierung der Berechnungsergebnisse wird über analytische Vergleichsrechnungen am Beispiel einer Kühlrippe nachgewiesen.