008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■020    ▼a9798380735520
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30720657
■035    ▼a(MiAaPQ)PennState_22341txn5176
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a660
■1001  ▼aNguyen,  Tri.
■24510▼aHigh  Fidelity  Simulation  of  Buoyancy-Driven  Fluid  Flow  in  Flouride  Salt-Cooled  High  Temperature  Reactors  Using  the  Spectral  Element  Method▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bThe  Pennsylvania  State  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(186  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Merzari,  Elia.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  Pennsylvania  State  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aThe  world  transition  from  fossil  to  clean  energy  is  challenging  given  that  fossil  fuels  still  contribute  the  most  of  world  energy  demand.  While  renewable  energy  cannot  displace  fossil  fuels  from  the  electricity  mix,  nuclear  energy  is  the  leading  solution  for  the  world  energy  transition  mission.  Among  advanced  nuclear  reactor  designs,  Fluoride  salt-cooled  high-temperature  reactors  (FHRs)  are  considered  to  have  the  greatest  inherent  safety  thanks  to  Molten  salts'  special  thermophysical  and  neutronic  properties.  This  research  investigates  buoyancy-driven  flow  in  particular  aspects  that  play  a  crucial  role  in  the  passive  safety  of  advanced  FHRs.  These  aspects  include  the  natural  circulation  system  (NCS),  the  downcomer,  and  the  reactor  core.  The  GPU-based  high-fidelity  highorder  spectral  element  code  NekRS  is  used  to  perform  all  simulations.  First,  the  simplest  possible  NCS  -  thermosiphons  have  been  investigated  by  a  series  of  Large  Eddy  Simulation  (LES)  for  a  wide  range  of  Rayleigh  and  Lt/D  ratios,  where  Lt  is  the  total  length  of  the  loop,  and  D  is  the  pipe  diameters.  The  simulation  results  demonstrate  a  capability  to  design  thermosiphon  loops  with  the  prospect  of  Kairos  Power  FHR  (KP-FHR)  design.  Then,  Direct  Numerical  Simulation  (DNS)  of  mixed  convection  in  the  downcomer  for  a  wide  range  of  Reynolds,  Prandtl,  and  Richardson  numbers  was  performed  following  the  inputs  from  Kairos  Power.  An  unprecedented  high-fidelity  numerical  DNS  database  has  been  established,  and  new  correlations  for  mixed  convection  in  the  downcomer  of  FHR  with  molten  salt  FLiBe  are  proposed.  The  newly  proposed  correlations  could  predict  the  trend  of  the  Nusselt  number  dataset  in  the  heat  transfer  deterioration  region  within  +/-  10%  of  the  DNS  data  confidence  interval,  which  is  a  considerable  improvement  compared  to  all  other  available  correlations  in  the  literature.  The  generated  downcomer  DNS  database  will  also  help  better  understand  Reynolds-averaged  Navier-Stokes  (RANS)  model  performance  and  physical  explanation  for  turbulence  model  shortcomings.  Finally,  we  perform  a  full-core  high-fidelity  LES  with  the  consideration  of  the  FLiBe  variables  properties  for  the  test  reactor  "Hermes"  of  KP-FHR  design.  The  heat  transfer  data  has  been  obtained  and  compared  with  existing  correlations  in  the  literature.  A  good  agreement  has  been  achieved  between  NekRS  results  and  correlations,  providing  confidence  in  the  generated  data.  The  Nusselt  number  calculation  results  could  highlight  the  potential  issues  of  using  the  existing  correlations  and  propose  the  correlation  implementation  depending  on  the  operational  regimes  of  FHRs.  Overall,  the  high-fidelity  data  and  new  correlations  have  implications  for  the  design  and  optimization  of  FHRs,  providing  valuable  insights  into  flow  stability,  turbulence  characteristics,  and  heat  transfer  performance.
■590    ▼aSchool  code:  0176.
■650  4▼aCold.
■650  4▼aNuclear  energy.
■650  4▼aDesign.
■650  4▼aNuclear  reactors.
■650  4▼aClimate  change.
■650  4▼aEnergy.
■653    ▼aClean  energy
■653    ▼aNatural  circulation  system
■653    ▼aLarge  Eddy  Simulation
■653    ▼aNeutronic  properties
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■690    ▼a0404
■690    ▼a0791
■71020▼aThe  Pennsylvania  State  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-05B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0176
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16935422▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024