Med hipotetičnimi težkimi nesrečami v lahkovodnih jedrskih elektrarnah bi lahko prišlo do taljenja goriva, pri čemer obstaja verjetnost, da bi lahko prišlo do izpusta nekaj radioaktivnega materiala v obliki delcev v okoliški prostor. Omenjene izpuste se lahko blaži z uporabo bazenske filtracije (angl. pool scrubbing), kjer kontaminirani plini prehajajo skozi bazen kapljevite vode. Raziskave bazenske filtracije spadajo pod okrilje raziskav težkih nesreč (angl. severe accidents), podrobneje pod raziskave o izpustih radionuklidov (angl. source term). Plinasto zmes lahko sestavljajo radioaktivni plini in pare, v katerih so prisotni delci. Območje procesa bazenske filtracije lahko delimo na tri dele: območje vstopa, območje dviga in območje gladine. Vsako območje se imenuje po svojem glavnem karakterističnem pojavu. Območje vstopa je visoko turbulenten curek plina ali plinska polkrogla, območje dviga predstavljajo dvigajoči se plinski mehurčki, v območju gladine pa prihaja do združevanja mehurčkov nad gladino bazena. To delo se ukvarja z območjem dviga s popisom na trenutni lokali skali in uporabo računske dinamike tekočin.
V predstavljenem delu je pristop razdeljen na tri korake: modeliranje filtracije mehurčka, validacija uporabljenega modela hidrodinamskih pojavov v sklopu odprtokodnega računalniškega programa in numerična simulacija same bazenske filtracije. Prvi korak (filtracija mehurčka) predstavljajo numerične simulacije, s katerimi popišemo krogelni prosto dvigajoči se mehurček, v katerem se nahajajo delci. Iz rezultatov pri različnih pogojih konstruiramo podmrežni model filtracije mehurčkov in ga implementiramo v uporabljeni program. V drugem koraku (validacija odprtokodnega programa) izvedemo numerične simulacije tako za mehurčkast režim kot za režim potopljenega curka in ju primerjamo z eksperimentalnimi rezultati. V tretjem koraku (bazenska filtracija) izvedemo večfazno numerično simulacijo bazenske filtracije ter rezultate primerjamo z eksperimentalnimi. V vseh korakih vse faze obravnavamo v Eulerjevem zapisu.
Kljub temu, da je uporabljen model filtracije mehurčka razmeroma enostaven, daje primerjava izračunanih dekontaminacijskih faktorjev z eksperimenti, v katerih prevladuje mehurčkast tok, razmeroma dobre rezultate. Za eksperimente, ki izkazujejo izrazito območje vstopnega curka, so rezultati bistveno slabši. Razlike z eksperimentalnim dekontaminacijskim faktorjem v področju dviga pri procesih bazenske filtracije so večinoma posledice nepopolnosti modeliranja v hidro-dinamskem delu numerične simulacije.
|