MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017359820
■00520260202105219
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798291566039
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32271792
■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham006471
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a539.76
■1001  ▼aChe,  Shuai.
■24510▼aDeveloping  Experimental  and  Modeling  Capabilities  to  Advance  Molten  Salt  Reactor  Technology  for  Molten  Salt  Pumps  and  Heat  Exchangers
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a337  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Burak,  Adam;Sun,  Xiaodong.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aThe  Molten  Salt  Reactor  (MSR)  is  a  Generation-IV  nuclear  energy  system  with  the  potential  to  significantly  improve  the  economics,  safety,  and  proliferation  resistance.  To  increase  the  maturity  of  MSR  technology,  two  critical  components,  high-temperature  molten  salt  pumps  and  heat  exchangers  (HXs),  need  to  be  further  developed.  This  study  aims  to  develop  experimental  and  modeling  capabilities  to  support  the  development  of  molten  salt  pumps  and  compact  HXs,  i.e.,  Printed  Circuit  Heat  Exchangers  (PCHEs).For  molten  salt  pumps,  shaft  seals  represent  a  key  design  challenge.  They  serve  two  critical  functions:  avoiding  molten  salt  leakage  and  subsequent  solidification,  and  preventing  release  of  hazardous  gases  or  radionuclides.  To  support  the  development  of  shaft  seal  technologies,  this  study  investigated  two  promising  candidates:  labyrinth  seals  and  circumferential  bushing  seals.  A  Computational  Fluid  Dynamics  (CFD)  model  was  developed  to  parametrically  investigate  cover  gas  leakage  flows  through  a  labyrinth  seal.  Pressure  ratio,  shaft  speed,  radial  clearance,  number  of  teeth,  and  tooth  angle  were  considered.  The  pressure  ratio  and  radial  clearance  were  identified  as  the  dominant  factors.  Increasing  the  number  of  teeth  reduced  the  leakage  flow  rates,  but  diminishing  returns  were  observed.  The  shaft  speed  and  tooth  angle  had  negligible  effects  under  the  conditions  examined.For  circumferential  bushing  seals,  a  high-temperature  molten  salt  Shaft  Seal  Test  Facility  (SSTF)  was  designed  and  constructed  to  evaluate  their  performance.  In  SSTF,  test  seals  were  exposed  to  FLiNaK  salt  vapor  and  cover  gas  mixtures  at  temperatures  and  pressures  up  to  650  ◦C  and  0.5  MPa,  respectively,  with  varying  shaft  rotation  speeds.  A  series  of  experiments  was  conducted  to  evaluate  the  static  and  dynamic  performance  of  the  bushing  seal  under  MSR  operating  conditions.  A  10-day  transition  phase  was  observed,  during  which  graphite  bushing  wear  influenced the  pressure  field.  At  steady  state,  both  shaft  speed  and  temperature  exhibited  negligible  impacts  on  seal  performance.  Experiments  using  three  different  cover  gases,  i.e.,  nitrogen,  helium,  and  argon,  indicated  argon  was  preferred  as  it  maintained  higher  pressure  at  the  same  flow  rate  and  lower  cost.  Transient  experiments  showed  that  shaft  ramping  speed  and  profile  had  negligible  impacts.The  thermal-hydraulic  performance  of  a  PCHE  designed  for  FLiNaK  salt  and  supercritical  carbon  dioxide  (sCO2)  with  semi-circular  zigzag  channels  was  experimentally  investigated  using  a  surrogate  fluid,  and  the  acquired  data  were  used  to  validate  a  CFD  model.  The  simulation  results  showed  that  the  curvature  at  zigzag  bends  reduced  pressure  drops,  with  more  pronounced  effects  at  higher  Reynolds  numbers.  Two  existing  correlations  accurately  predicted  friction  factors  for  semi-circular  zigzag  channels  across  Reynolds  numbers  from  100  to  10,000.  However,  two  heat  transfer  correlations,  originally  developed  for  helium,  failed  to  predict  the  Nusselt  number  for  FLiNaK  salt,  highlighting  a  need  of  new  correlations  for  high-Prandtl-number  fluids.  A  thermal-mechanical  analysis  was  also  conducted  to  evaluate  the  structural  integrity  of  the  PCHE  under  its  design  condition.  High  equivalent  stresses  and  plastic  deformation  were  observed  near  the  rounded  corners  of  semi-circular  channels  on  the  cold  side.  Increasing  the  curvature  radius  of  the  corners  could  significantly  reduce  the  maximum  equivalent  stress.In  summary,  this  study  presents  original  contributions  to  the  development  of  molten  salt  pumps  and  compact  HXs.  The  SSTF  serves  as  a  test  platform  for  evaluating  shaft  seals  under  MSR  conditions,  with  the  experimental  data  to  improve  shaft  seal  designs.  Additionally,  the  developed  PCHE  numerical  models  facilitate  the  design  optimization  of  semi-circular  zigzag  channel  PCHEs  for  molten  salt  applications.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aNuclear  engineering
■650  4▼aNuclear  physics
■650  4▼aFluid  mechanics
■650  4▼aMechanical  engineering
■653    ▼aMolten  Salt  Reactor  
■653    ▼aMolten  salt  pump  shaft  seal
■653    ▼aHigh-temperature  molten  salt  experiments
■653    ▼aComputational  Fluid  Dynamics
■653    ▼aPrinted  Circuit  Heat  Exchangers
■690    ▼a0552
■690    ▼a0756
■690    ▼a0548
■690    ▼a0204
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bNuclear  Engineering  &  Radiological  Sciences.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359820▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서