MARC

 008260126s2023        us                              c    eng  d
■001000017360515
■00520260202105539
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798263391294
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32315061
■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech72007
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a532
■1001  ▼aKrecicki,  Matthew  Andrew.
■24510▼aTime  Dependent  Full  Core  Coupled  Multiphysics  Analysis  of  Nuclear  Thermal  Propulsion  Reactors
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2023
■300    ▼a194  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Kotlyar,  Dan;Petrovic,  Bojan.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2023.
■520    ▼aA  novel  full-core  multiphysics  analysis  framework  for  Nuclear  Thermal  Propulsion  (NTP)  Reactors  is  developed  in  this  dissertation.  To  achieve  the  high  specific  impulses  and  thrust  levels  required  for  crewed  space  exploration  missions  NTP  systems  operate  at  very  high  temperatures,  rely  on  complex  counter-flow  needed  to  drive  the  turbopump,  and  exhibit  dynamic  behavior  for  short  pulse-like  operation.  Therefore,  the  design  and  analysis  of  a  NTP  reactor-core  requires  multiphysics  computational  tools  that  can  capture  the  heat  transfer  and  flow  complexities  and  dynamic  haviour  during  the  engine  operation.  Existing  higher-order  codes,  such  as  ANSYS,  can  analyze  complex  flow  paths  in  a  NTP  reactor,  but  incur  prohibitively  large  computational  costs  and  are  not  applicable  for  full-core  multiphysics  analysis.  The  development  and  verification  of  the  reduced-order,  ntpThermo,  code  is  a  novel  contribution  as  it  is  capable  of  accurately  modeling  the  complex  flow  paths  and  heat  transfer  within  an  NTP  reactor.  In  addition,  ntpThermo  can  perform  coupled  thermal-hydraulic  thermo-mechanical  analysis  to  capture  the  impact  of  thermal  expansion  with  an  acceptable  computational  cost.  The  ntpThermo  code  is  coupled  to  the  Monte  Carlo  Neutron  transport  Serpent  code  via  the  novel  Basilisk  multiphysics  framework.  The  Basilisk  framework  enables  full-core  time-dependent  multiphysics  analysis  by  leveraging  the  pre-existing  depletion  solvers  implemented  into  the  Serpent  code.  The  framework  also  enables  the  user  to  perform  a  critical  drum  search  during  each  depletion  step  to  account  for  the  impact  of  control  drum  rotation  during  operation.Previous  NTP-related  research  that  focused  on  full  core  design  has  applied  decoupled  analysis  approaches  where  the  impact  of  thermal-hydraulic  and  thermo-mechanical  feedback  on  the  neutronic  solution  is  neglected.  In  an  effort  to  provide  useful  insights  for  current  programs  a  reactor  design  which  adheres  to  the  current  industry  ground  rules  was  developed.  The  subsequent  analysis  demonstrates  that  such  decoupled  approaches  can  introduce  significant  errors  in  the  spatial  power  distributions  and  thus  predicted  thermal  and  mechanical  safety  margins.  More  specifically,  for  heavily  moderated  High  Assay-Low  Enriched  Uranium  fueled  designs  the  fuel  and  moderator  temperature  spatial  distributions  have  a  significant  impact  on  the  neutron  economy  and  spatial  power  distributions.  Additionally,  the  impact  of  thermo-mechanical  feedback  has  a  significant  impact  on  the  mass-flow  distribution  within  the  core,  and  thus  the  solid  material  temperatures.  Due  to  the  elevated  exit  gas  temperatures  required  to  satisfy  rocket  engine  performance  requirements  orificing  is  typically  applied  to  the  fuel  elements  in  the  core  to  reduce  peak  fuel  temperatures.  When  a  consistent  multiphysics  design  approach  is  applied  to  design  the  orificing  pattern  a  constant  peak  fuel  temperature  can  be  maintained  through  a  60-minute  full-power  burn  due  to  the  balance  of  various  multiphysics  feedback  mechanisms.  This  dissertation  demonstrates  the  importance  of  multiphysics  tools  to  design  a  NTP  reactor  that  can  maintain  adequate  thermal  and  mechanical  safety  margins  while  also  satisfying  engine  performance  requirements.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aFluid  dynamics
■650  4▼aPressure  vessels
■650  4▼aZirconium
■650  4▼aHigh  temperature
■650  4▼aHydrogen
■650  4▼aCodes
■650  4▼aEngines
■650  4▼aAerospace  engineering
■650  4▼aBoundary  conditions
■650  4▼aEngineers
■650  4▼aCorrosion
■650  4▼aHeat  transfer
■650  4▼aTurbines
■650  4▼aNuclear  reactors
■650  4▼aBeryllium
■650  4▼aUranium
■650  4▼aMoon
■650  4▼aMedical  research
■650  4▼aDesign
■650  4▼aHydraulics
■650  4▼aFluid  mechanics
■650  4▼aMathematics
■650  4▼aMedicine
■650  4▼aNuclear  engineering
■650  4▼aThermodynamics
■690    ▼a0389
■690    ▼a0538
■690    ▼a0204
■690    ▼a0405
■690    ▼a0564
■690    ▼a0552
■690    ▼a0348
■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05A.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360515▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서