Investigation of heat transfer in liquid-metal flows under fusion-reactor conditions


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The effect discovered in studying a downward liquid-metal flow in vertical pipe and in a channel of rectangular cross section in, respectively, a transverse and a coplanar magnetic field is analyzed. In test blanket modules (TBM), which are prototypes of a blanket for a demonstration fusion reactor (DEMO) and which are intended for experimental investigations at the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), liquid metals are assumed to fulfil simultaneously the functions of (i) a tritium breeder, (ii) a coolant, and (iii) neutron moderator and multiplier. This approach to testing experimentally design solutions is motivated by plans to employ, in the majority of the currently developed DEMO blanket projects, liquid metals pumped through pipes and/or rectangular channels in a transvers magnetic field. At the present time, experiments that would directly simulate liquid-metal flows under conditions of ITER TBM and/or DEMO blanket operation (irradiation with thermonuclear neutrons, a cyclic temperature regime, and a magnetic-field strength of about 4 to 10 T) are not implementable for want of equipment that could reproduce simultaneously the aforementioned effects exerted by thermonuclear plasmas. This is the reason why use is made of an iterative approach to experimentally estimating the performance of design solutions for liquid-metal channels via simulating one or simultaneously two of the aforementioned factors. Therefore, the investigations reported in the present article are of considerable topical interest. The respective experiments were performed on the basis of the mercury magneto hydrodynamic (MHD) loop that is included in the structure of the MPEI—JIHT MHD experimental facility. Temperature fields were measured under conditions of two- and one-sided heating, and data on averaged-temperature fields, distributions of the wall temperature, and statistical fluctuation features were obtained. A substantial effect of counter thermo gravitational convection (TGC) on averaged and fluctuating quantities were found. The development of TGC in the presence of a magnetic field leads to the appearance of low-frequency fluctuations whose anomalously high intensity exceeds severalfold the level of turbulence fluctuations. This effect manifest itself over a broad region of regime parameters. It was confirmed that low-energy fluctuations penetrate readily through the wall; therefore, it is necessary to study this effect further—in particular, from the point of view of the fatigue strength of the walls of liquid-metal channels.

Об авторах

I. Poddubnyi

Joint Stock Company Dollezhal Research and Development Institute of Power Engineering (JSC NIKIET)

Автор, ответственный за переписку.
Email: poddubnyyii@nikiet.ru
Россия, Malaya Krasnosel’skaya ul. 2/8, Moscow, 107140

N. Pyatnitskaya

Joint Institute of High Temperatures

Email: poddubnyyii@nikiet.ru
Россия, Izhorskaya ul. 13, str. 2, Moscow, 125412

N. Razuvanov

Joint Institute of High Temperatures

Email: poddubnyyii@nikiet.ru
Россия, Izhorskaya ul. 13, str. 2, Moscow, 125412

V. Sviridov

Joint Institute of High Temperatures

Email: poddubnyyii@nikiet.ru
Россия, Izhorskaya ul. 13, str. 2, Moscow, 125412

E. Sviridov

Joint Institute of High Temperatures

Email: poddubnyyii@nikiet.ru
Россия, Izhorskaya ul. 13, str. 2, Moscow, 125412

A. Leshukov

Joint Stock Company Dollezhal Research and Development Institute of Power Engineering (JSC NIKIET)

Email: poddubnyyii@nikiet.ru
Россия, Malaya Krasnosel’skaya ul. 2/8, Moscow, 107140

K. Aleskovskiy

National Research University Moscow Power Engineering Institute (MPEI)

Email: poddubnyyii@nikiet.ru
Россия, Krasnokazarmennaya ul. 14, Moscow, 111250

D. Obukhov

Joint Stock Company Efremov Institute of Electrophysical Apparatus

Email: poddubnyyii@nikiet.ru
Россия, Doroga na Metallostroi str. 3, pos. Metallostroi, St. Petersburg, 196641

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».