Kritikus hőfluxus vizsgálata körgyűrű keresztmetszetű hengerben alacsony nyomás és forgalom mellett

 Mayer Gusztáv, Nagy Richárd és Nagy Imre cikke a Nukleon legújabb számában.

A kritikus hőfluxus (Critical Heat Flux - CHF) jelensége a forráskrízisek csoportjába tartozó, összetett termohidraulikai folyamat. Olyan esetekben léphet fel, ahol forrásos hőátadás valósul meg és a felületi hőfluxus értéke túllépi az adott geometriához és áramláshoz tartozó kritikus határértéket.

A CHF fellépése esetén a hőátadási tényező jelentősen lecsökken és a fűtött felület hőmérséklete hirtelen megemelkedik, ami legtöbbször a berendezés tönkremeneteléhez vezet. Atomerőművek esetében az üzemanyagot a hűtőközegtől az üzemanyag burkolata választja el. Amennyiben ez a burkolat megsérül, sugárzó anyagok jutnak a primerköri hűtőközegbe és elszennyezik a primerkört. Emiatt a kritikus hőfluxus jelensége fontos szerepet játszik atomerőművek tervezésénél és üzemeltetésénél. Az MTA EK-nál demonstrációs és vizualizációs célból megépítettük az ACRIL mérőhurkot a CHF vizsgálatára. A berendezésen jól tanulmányozható a kritikus hőfluxus jelensége alacsony nyomás és tömegáramok mellett. A tesztszakasz egy belül tömör, 6 mm átmérőjű, 454 mm hosszúságú rozsdamentes acélrúd. A külső fűtetlen cső hőálló üvegből készült, belső átmérője 16,3 mm. A berendezésen méréseket végeztünk a CHF értékének meghatározására különböző üzemállapotokban. A kísérletekben a nyomást 110-225 kPa értékek között változtattuk, a tömegfluxus értéke 49,88-108,53 kg/(m2s), a belépő víz aláhűtési entalpiája 12,5 kJ/kg volt. A mérési eredményeinket öt korrelációval hasonlítottuk össze.