Ağır parçacıklı konik taşkın yataklarda gaz karışımı
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nükleer Enerji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2011
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: PINAR ÇANGAL
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ŞULE ERGÜN, MURAT KÖKSAL
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Endüstriyel alanda yaygın bir kullanıma sahip konik taşkın yatakların temel bir uygulaması da TRISO parçacıkların kimyasal buhar biriktirme (CVD) yöntemi ile kaplanması üzerinedir. TRISO parçacıklarının, gelecek nesil yüksek sıcaklıklı gaz soğutmalı nükleer reaktör (HTGR) sistemlerinde yakıt elemanı olarak kullanılması planlanmaktadır. Halen, TRISO parçacıkları prototip reaktörler için laboratuar ölçeğindeki küçük taşkın yatak kaplayıcılarında üretilmektedir. Tam ölçekli reaktörler çalışmaya başladığında, büyük ölçekli CVD taşkın yatak kaplayıcılarına büyük bir ihtiyaç duyulacaktır. Büyük ölçekli taşkın yatak kaplayıcılarının tasarlanabilmesi içinse bu tip kaplayıcıların hidrodinamik (gaz-katı akışı ve karışım özellikleri) karakteristiklerinin bilinmesi gerekir. Literatürdeki konik taşkın yataklarda hidrodinamik çalışmaları çoğunlukla hafif parçacıklar kullanılarak yapılmıştır. Literatürdeki ağır parçacıklarla çalışılan konik taşkın yatakların hidrodinamiği ile ilgili bilgi ise oldukça sınırlıdır.Bu çalışmanın temel amacı, ağır parçacıklarla çalışılan konik taşkın yataklarda radyal gaz karışım özelliklerinin belirlenmesidir.Bu amaçla, oda sıcaklığı koşullarında, 0.15 m giriş çapına sahip üç farklı açıdaki konik taşkın yataklarda, değişen çalışma koşullarında (gaz giriş hızı ve statik yatak yüksekliği) sürekli izleyici gaz (CO2) tekniği kullanılarak radyal gaz karışımı deneyleri yapılmıştır. Gerçek kaplama işleminde kullanılan parçacıkların özelliklerinin temsil edilebilmesi için 6050 kg/m3 yoğunluğa sahip zirkonyaya parçacıkları (Yttria-stabilized zirconia, ZrO2) kullanılmıştır. Radyal gaz karışım deneylerine ek olarak pitot tüpü ile lokal gaz hızı ölçümleri yapılmıştır.Radyal gaz karışım deneylerinin sonuçları, yatak girişinden enjekte edilen izleyici gazın konik açı ve çalışma koşullarından bağımsız bir şekilde, halka bölgesinde yeterince dağılamadığı ve yatak duvarına ulaşamadığını göstermiştir. Bu durum, radyal gaz karışımının ve gaz-katı temasının yeterince iyi olmadığını ve gerçek kaplayıcılarda reaksiyon verimliliğini kötüleştirebileceğini gösterir.Farklı yüksekliklerde, radyal eksen boyunca yapılan lokal gaz hızı ölçümlerinde halka bölgesinde oldukça yüksek hız değerleri ölçülmüştür. Bu duruma neden olarak halka bölgesindeki yüksek katı yoğunluğunun ve pitot tüpünün çevresindeki akışı değiştiren gaz hızının radyal bileşeninin birleşik etkisi görülmüştür.Konveksiyon-difüzyon taşınım denkleminden basitleştirilen radyal gaz karışım modeli (yayılmış tapa akış modeli), taşkın bölgesinde ölçülen izleyici gaz konsantrasyonuna uygulanmış ve radyal gaz dağılım katsayıları hesaplanmıştır. Halka bölgesinde hesaplanan radyal gaz dağılım katsayılarının genel olarak tasarım (konik açı) ve çalışma koşullarından (gaz giriş hızı, parçacık çapı, statik yatak yüksekliği) bağımsız bir şekilde 0.001-0.01 m2/s değerleri arasında değiştiği bulunmuştur.