MARC

 008250224s2024        us  ||||||||||||||c||eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham005788
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620
■1001  ▼aHuang,  Pei-Hsun.
■24510▼aSeparate  and  Integral  Effect  Experiments  of  Sodium  Heat  Pipes  Using  High-Resolution  X-Ray  Radiography  and  Application  to  Microreactors.
■260    ▼a[S.l.]▼bUniversity  of  Michigan.  ▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a194  p.
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Manera,  Annalisa;Petrov,  Victor.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2024.
■520    ▼aIn  very  recent  years,  several  research  efforts  have  been  dedicated  to  so-called  microreactors.  Several  designs  are  being  pursued  by  various  companies  such  as  Westinghouse,  OKLO,  X-energy,  HolosGen,  USNC,  to  name  a  few,  with  financial  support  from  private  industries,  the  US  Department  of  Energy  (DOE)  and  the  US  Department  of  Defense  (DOD).  With  power  production  up  to  20  MWe,  these  reactors  are  designed  to  be  easily  transported  within  ISO  containers  and  either  provide  heat  for  industrial  processes  or  produce  electricity  in  remote  locations,  which  often  rely  on  Diesel  generators  (e.g.  mining  operations).  Several  of  these  microreactor  concepts  use  sodium  heat  pipes  for  passive  heat  removal,  which  means  no  external  electricity  is  needed.  The  use  of  alkali  metal  heat  pipes  enables  the  system  to  operate  fully  passively  with  high  mobility.  To  optimize  the  design  of  heat  pipe  microreactors  and  assess  their  behaviour  under  accident  scenarios,  the  heat  removal  performance  of  sodium  heat  pipes  and  their  behaviour  in  normal  operation  and  postulated  accident  scenarios  need  to  be  thoroughly  investigated  so  that  reliable  models  can  be  developed  to  predict  the  behaviour  of  heat  pipes  under  various  operating  conditions  and  safety  analyses  of  heat  pipe  microreactor  concepts  can  be  carried  out.Past  studies  on  alkali  metal  heat  pipes  are  scarce  and  have  been  limited  to  the  system-level  behaviour,  without  information  on  the  flow  phenomena  of  the  working  fluid  inside  the  heat  pipe.  In  addition,  significant  uncertainties  exist  on  the  heat  transfer  characteristics  across  the  full  range  of  flow  regimes  including  dryout  conditions.  The  visualization  of  the  working  fluid  phases  within  the  heat  pipe  is  essential  to  gain  insights  into  the  particular  flow  regime  developing  under  the  different  steady-state  and  transient  operating  conditions  of  the  heat  pipe.  This  is  because  the  flow  regime  has  a  strong  impact  on  the  heat  transfer  and  therefore  heat  removal  performance  of  the  heat  pipe. This  thesis  aims  to  provide  high-resolution  experimental  data  for  sodium  heat  pipes  under  various  operating  conditions,  including  startup,  shutdown  and  abnormal  conditions.  Two  experimental  facilities  were  designed  and  built.  The  first  experimental  facility,  the  MIchigan  single  SOdium  Heat  pipe  separate-effect  (MISOH1)  test  facility,  allows  the  investigation  of  the  behaviour  of  a  single  sodium  heat  pipe  under  well-controlled  heating  powers  and  boundary  conditions.  The  facility  allows  the  investigation  of  the  effect  of  various  parameters  such  as  evaporator  heating  rate,  cooling  conditions  in  the  condenser  region,  heat  pipe  orientation,  and  the  sodium  filling  ratio  within  the  heat  pipe  itself.  The  Michigan  High-Resolution  Tomographic  Imaging  (CHROMA)  system,  which  allows  for  high-speed,  high-resolution  x-ray  radiography  imaging,  is  employed  at  the  MISOH1  facility  to  measure  the  time-dependent  two-phase  vapor-liquid  sodium  structures  within  the  heat  pipe  under  different  operating  regimes.  The  second  facility,  the  MIchigan  SOdium  Heat  pipe  bundle  (MISOH2)  test  facility,  has  been  specifically  designed  to  simulate  the  thermal-hydraulic  behaviour  of  a  sodium  heat  pipe  microreactor  during  normal  operation  and  postulated  accidents.  Special  attention  is  focused  on  the  potential  occurrence  of  "cascade  failure",  which  might  be  caused  by  the  heat  load  redistribution  on  neighbouring  heat  pipes  consequent  to  the  failure  of  local  heat  pipes.  For  the  separate  effect  of  a  single  sodium  heat  pipe,  the  thesis  provides  the  first-time  experimental  database  concerning  various  effects  of  key  parameters,  synchronized  with  x-ray  radiography  measurement.  Several  boiling  characteristics  coupled  with  these  parameters  were  identified.  The  work  incorporated  the  first-time  experiment  on  the  integral  effect  of  heat  pipes  bundle.  The  influence  of  local  heat  pipe  boundary  change  or  failure  on  the  neighbouring  heat  pipes  was  learned.  Both  experimental  databases  can  be  used  for  the  development  and  validation  of  heat  pipe  models.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aEngineering.
■650  4▼aNuclear  engineering.
■650  4▼aNuclear  physics.
■650  4▼aEnergy.
■653    ▼aSodium  heat  pipe
■653    ▼aGeyser  boiling
■653    ▼aDeveloped  boiling
■653    ▼aX-ray  radiography
■653    ▼aHeat  pipes  bundle
■653    ▼aSpecial  purpose  reactor
■690    ▼a0537
■690    ▼a0552
■690    ▼a0756
■690    ▼a0791
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bNuclear  Engineering  &  Radiological  Sciences.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-04B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164558▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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