Investigation on effect of surface properties on droplet impact cooling of cladding surfaces

Jinbiao Xiong

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자료유형: 학술저널

저자정보: Jinbiao Xiong

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology 제52권 제3호

발행연도: 2020.1

수록면: 508 - 519 (12page)

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During transients or accidents, the reactor core is uncovered, and droplets entrained above the quench front collides with the uncovered fuel rod surface. Droplet impact cooling can reduce the peak cladding temperature. Besides zirconium-based cladding, versatile accidental tolerant fuel (ATF) claddings, including FeCrAl, have been proposed to increase the accident coping time. In order to investigate the effect of surface properties on droplet impact cooling of cladding surfaces, the droplet impact phenomena arephotographed on the FeCrAl and zircaloy-4 (Zr-4) surfaces under different conditions. On the oxidized FeCrAl surface, the Leidenfrost phenomenon is not observed even when the surface temperature is as high as 550 C with We > 30. Comparison of the impact behaviors observed on different materials shows that nucleate and transition boiling is more intensive on surfaces with larger thermal conductivity. The Leidenfrost point temperature (LPT) decreases with the solid thermal effusivity ( ﬃﬃﬃﬃﬃﬃﬃﬃﬃﬃﬃ krCpq ). However, the CHF temperature is relatively insensitive to the surface oxidation and Weber number. Droplet spreading diameter is analyzed quantitatively in the ﬁlm boiling stage. Based on the energy balance a correlation is proposed for droplet maximum spreading factor. A mechanistic model is also developed for the LPT based on homogeneous nucleation theory.

참고문헌 (29)

참고문헌 신청

K. S. Hamdan / 2015 / Droplets behavior impacting on a hot surface above the Leidenfrost temperature / Ann. Nucl. Energy 80:338~347

R. Wendelstorf / 2008 / Effect of oxide layers on spray water cooling heat transfer at high surface temperatures / Int. J. Heat Mass Transf. 51(19-20):4892~4901

J. Sinha / 2003 / Effects OF surface roughness, oxidation level, and liquid subcooling ON the minimum film boiling temperature / Exp. Heat Transf 16(1):45~60

J. Buongiorno / 2014 / Can corrosion and CRUD actually improve safety margins in LWRs? / Ann. Nucl. Energy 63:9~21

J. D. Bernardin / 1996 / Effects of surface roughness on water droplet impact history and heat transfer regimes / Int. J. Heat Mass Transf 40(1):73~88

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Jinbiao Xiong

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주요연구분야 공학 > 재료·에너지공학 > 원자력공학

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