Analysis of Conductance Probes for Two-Phase Flow and Holdup Applications

[EN] In this paper we perform an analysis of the conductance probes used in two-phase flow applications especially for two-phase flow tomography of annular flow, to measure the waves produced in the interface with different boundary conditions without perturbing the flow, and in addition we examine the holdup applications as measuring the average void fraction in a given region. The method used to obtain the detector conductance between the electrodes is to solve analytically the generalized Laplace equation in 3D with the boundary conditions of the problem, and then to obtain the average potential difference between the detector electrodes. Then, dividing the current intensity circulating between the emitter and the receiver electrodes by the average potential difference yields the probe conductance, which depends on the geometric and physical characteristics of the measured system and the probe. This conductance is then non-dimensionalized by dividing by the conductance of the pipe full of water. In this way a set of analytical expression have been obtained for the conductance of two-plate sensors with different geometries and locations. We have performed an exhaustive comparison of the results obtained using the equations deduced in this paper with the experimental data from several authors in different cases with very good agreement. In some cases when the distribution of bubbles is not homogeneous, we have explored the different alternatives of the effective medium theory (EMT) in terms of the self-consistent EMT and the non-consistent EMT.This research was funded by Spain Ministry of Science and Technology previously dependent on MINECO (Ministry of Economy and Competitiveness), grant number ENE2016-79489-C2-1-P under Plan Nacional de I+D.Muñoz-Cobo González, JL.; Rivera-Durán, Y.; Berna Escriche, C.; Escrivá Castells, FA. (2020). Analysis of Conductance Probes for Two-Phase Flow and Holdup Applications. Sensors. 20(24):1-29. https://doi.org/10.3390/s20247042S129202

Adecuación del código SPARC90 para la simulación de la captura de aerosoles por rotura en el generador de vapor

Ponencia acerca de la mejora del cálculo del factor de descontaminación, que cuantifica el valor del cociente entre el flujo másico de entrada y salida de aerosoles durante la fase de expansión del chorro gaseoso que desplaza al líquido de un lecho de agua. Los mecanismos de captura de SPARC90 se han revisado, proponiéndose mejoras que se han introducido en el propio código con el objeto de obtener mejoras significativas en las predicciones. ARTIST2Escrivá Castells, FA.; Muñoz-Cobo González, JL.; Berna Escriche, C.; Herranz, L. (2011). Adecuación del código SPARC90 para la simulación de la captura de aerosoles por rotura en el generador de vapor. Sociedad Nuclear Española. http://hdl.handle.net/10251/71477

Estudio de casos y resolución de problemas adaptados por alumno: "la clave del éxito"

[ES] Una de las principales estrategias de aprendizaje en las diferentes asignaturas técnicas y de ciencias puras se basa en la resolución de una gran variedad de problemas prácticos por parte de los alumnos. Esta resolución de problemas debe llevarse a cabo en cada uno de los diferentes módulos de la asignatura objeto de estudio. Para una mejor asimilación de estos conocimientos, sería necesario un trabajo continuo por parte de los alumnos. Así, la forma habitual de resolución de problemas por parte del profesor en clase hace que la mayoría de los alumnos pospongan su estudio hasta días antes de la evaluación. Por ello, mediante la realización de pruebas personalizadas para cada alumno y de forma periódica después de cada tema, se obliga al alumno a mantener el estudio de la asignatura al día. Pero, procediendo de este modo, los trabajos de planteamiento, seguimiento y corrección personalizada de los diferentes problemas requerirían una cantidad inasumible de recursos por parte de los profesores, especialmente cuando el número de alumnos en la clase es elevado. Por ello, una buena organización del tiempo y el uso de las diferentes herramientas disponibles deberían servir para minimizar estas necesidades de recursos (tutoría online, poliformaT, MatLab, etc.). En este contexto, es necesario utilizar alguna herramienta que facilite la realización y corrección de estos problemas personalizados. En este trabajo se presenta el desarrollo de la mencionada metodología junto con la herramienta de resolución de problemas semiautomatizada. En particular, como ejemplo práctico, se muestra la implementación de esta metodología aplicada a la asignatura "Termohidráulica y Uso del Vapor" impartida en el Máster en Tecnología Energética para el Desarrollo Sostenible de la Universitat Politècnica de València, aunque es aplicable a cualquier asignatura en la que sea necesario resolver diferentes problemas prácticos.Berna Escriche, C.; Rivera Durán, Y.; Escrivá Castells, FA.; Vargas Salgado, CA. (2022). Estudio de casos y resolución de problemas adaptados por alumno: "la clave del éxito". En Proceedings INNODOCT/21. International Conference on Innovation, Documentation and Education. Editorial Universitat Politècnica de València. 429-436. https://doi.org/10.4995/INN2021.2021.1337242943

Herramientas informáticas aplicadas a experimentos de laboratorio en asignaturas de Máster

[ES] En la actualidad, las herramientas informáticas se han convertido en un instrumento indispensable en la mayoría de los sectores del mundo industrial y de servicios. Por ello, las asignaturas de la Universidad cuentan cada vez más con prácticas de informática que relacionan lo que se explica en las clases teóricas con sus aplicaciones. Por tanto, es importante acercar a los estudiantes algunas de las herramientas más interesantes que puedan servirles de cara al futuro laboral. Dado que en muchas ocasiones las Universidades cuentan con laboratorios punteros se propone integrar prácticas de informática en estas instalaciones. A lo largo de este documento se muestra la metodología empleada para incluir la utilización de códigos de fluidodinámica computacional en las prácticas de la asignatura Introducción a la Termohidráulica y sus aplicaciones (Generación de Energía) del Máster Universitario en Ingeniería Industrial. Este tipo de códigos conocidos como CFD (Computational Fluid Dynamics) permiten modelar y simular el comportamiento de los fluidos dentro de un sistema. Aprovechando los experimentos que se realizan en el laboratorio de termohidráulica del Instituto Universitario de Investigación en Ingeniería Energética se ha diseñado una práctica que permita a los estudiantes entender el estado actual de desarrollo de estas herramientas y aprender las posibles aplicaciones disponibles tanto en investigación como en el mundo laboral.Los autores quieren agradecer al plan I+D del proyecto EXMOTRANSIN ENE2016-79489-C2-1-P por ofrecer la posibilidad de dar clases a Yago bajo la ayuda predoctoral BES-2017-080031 y poner en marcha las prácticas mencionadas en este documento.Rivera Durán, Y.; Berna Escriche, C.; Escrivá Castells, FA.; Vargas Salgado, CA. (2022). Herramientas informáticas aplicadas a experimentos de laboratorio en asignaturas de Máster. En Proceedings INNODOCT/21. International Conference on Innovation, Documentation and Education. Editorial Universitat Politècnica de València. 511-518. https://doi.org/10.4995/INN2021.2021.1340151151

Desarrollo de Nuevas Correlaciones para Flujo Anular

El presente trabajo explora la extensa literatura existente y propone nuevas correlaciones para el estudio del flujo anular. El interés de este trabajo se centra, por una parte, en la recopilación de la dispersa y abundante información existente y, por otra parte, en el desarrollo de nuevas correlaciones para la determinación de las principales magnitudes que caracterizan al flujo anular a partir de datos experimentales encontrados en la literatura abiertaBerna Escriche, C.; Escrivá Castells, FA.; Muñoz-Cobo González, JL.; Herranz, L. (2013). Desarrollo de Nuevas Correlaciones para Flujo Anular. Sociedad Nuclear Española. http://hdl.handle.net/10251/71612

Metodología práctica para el aprendizaje de habilidades relacionadas con la investigación en asignaturas de Máster

[ES] La forma habitual de incluir contenidos prácticos en las asignaturas suele consistir en complementar los aspectos explicados en las clases teóricas con determinadas aplicaciones o ejemplos próximos a la realidad de los trabajos en los que está basada la asignatura. Durante la etapa de máster, ya habiendo superado el grado, es importante que los alumnos conozcan la investigación como una de las posibles opciones de trabajo a las que tienen acceso tras finalizar los estudios. A lo largo de este documento se muestra la metodología empleada para acercar a los alumnos la investigación mediante la aplicación en la asignatura de Introducción a la termohidráulica y sus aplicaciones (Generación de Energía) del Máster Universitario en Ingeniería Industrial. Esto se lleva a cabo mediante la realización de las prácticas de la asignatura directamente en un laboratorio de investigación o tras visitarlo dependiendo del número de alumnos. La idea principal consiste en exponer de forma didáctica a los estudiantes algunos de los retos a los que se han enfrentado los investigadores y llevar a cabo un proceso resolutivo donde son los alumnos los que se tienen que encargar de resolverlos. En esta asignatura se han propuesto dos sesiones de prácticas en las que se presentan dos instalaciones experimentales. En primer lugar, se explica la distribución del laboratorio y las líneas generales del trabajo y de la investigación que se lleva a cabo en cada instalación y se razona cuál es la relación con la teoría vista en clase. Después la instalación se pone en marcha y se muestran los distintos sistemas de medida y control. Finalmente se lleva a cabo una discusión de forma que los estudiantes plantean de forma autónoma sus propias soluciones, después de resolver varias preguntas y problemas propuestos bajo la guía del profesor.Los autores quieren agradecer al plan I+D del proyecto EXMOTRANSIN ENE2016-79489-C2-1-P por ofrecer la posibilidad de impartición de clases a Yago Rivera Durán bajo la ayuda predoctoral BES-2017-080031 y poner en marcha las prácticas del artículo.Rivera Durán, Y.; Berna Escriche, C.; Escrivá Castells, FA.; Vargas Salgado, CA. (2022). Metodología práctica para el aprendizaje de habilidades relacionadas con la investigación en asignaturas de Máster. En Proceedings INNODOCT/21. International Conference on Innovation, Documentation and Education. Editorial Universitat Politècnica de València. 421-428. https://doi.org/10.4995/INN2021.2021.1337142142

Traducción del modelo de planta de CN Cofrentes del código TRAC-BF1 a SNAP-TRACE

Las herramientas de simulación SNAP-TRACE están siendo desarrolladas y actualizadas por la NRC y el grupo de usuarios de las mismas, con el fin de que simulen el comportamiento termohidráulico de una instalación o central nuclear. Dentro de las líneas de investigación del Grupo de Termohidráulica e Ingeniería Nuclear de la Universidad Politécnica de Valencia, así como IBERDROLA, se encuentra el estudio, análisis y utilización de estas nuevas herramientas. En esta ponencia se presenta el trabajo realizado conjuntamente para la obtención de un modelo de planta de la CN de Cofrentes que se pueda utilizar con estas nuevas herramientas. Se pretende desarrollar un modelo tridimensional de CN Cofrentes cuyos resultados sean consistentes comparándolos con los programas de uso actual (TRAC-BF1, RETRAN) validados con datos de planta. Esta comparación no debe hacerse globalmente ya que puede llevar a compensación de errores. Para comprobar la correcta traducción se han comparado los resultados obtenidos con TRACE y los programas actualmente en uso y se han realizado los correspondientes ajustes, teniendo en cuenta que las correlaciones y modelos de ambos códigos son diferentes. Durante la realización de este trabajo se han detectado diversos errores que deberán ser subsanados en las futuras versiones de estas herramientasEscrivá Castells, FA.; Muñoz-Cobo González, JL.; Concejal, A.; Melara, J.; Albendea, M. (2012). Traducción del modelo de planta de CN Cofrentes del código TRAC-BF1 a SNAP-TRACE. Sociedad Nuclear Española. http://hdl.handle.net/10251/71540

Enhancement of the SPARC90 code to pool scrubbing events under jet injection regime

[EN] Submerged gaseous jets may have an outstanding relevance in many industrial processes and may be of particular significance in severe nuclear accident scenarios, like in the Fukushima accident. Even though pool scrubbing has been traditionally associated with low injection velocities, there are a number of potential scenarios in which fission product trapping in aqueous ponds might also occur under jet injection regime (like SGTR meltdown sequences in PWRs and SBO ones in BWRs). The SPARC90 code was developed to determine the fission product trapping in pools during severe accidents. The code assumes that carrier gas arrives at the water ponds at low or moderate velocities and it forms a big bubble that eventually detaches from the injection pipe. However, particle laden gases may enter the water at very high velocities resulting in a submerged gas jet instead. This work presents the fundamentals, major hypotheses and changes introduced into the code in order to estimate particle removal during gas injection in pools under the jet regime (SPARC90-Jet). A simplified and reliable approach to submerged jet hydrodynamics has been implemented on the basis of updated equations for jet hydrodynamics and aerosol removal, so that gas-liquid and droplet-particles interactions are described. The code modifications have been validated as far as possible. However, no suitable hydrodynamic tests have been found in the literature, so that an indirect validation has been conducted through comparisons against data from pool scrubbing experiments. Besides, this validation has been forcefully limited since very few pool scrubbing tests are available in the jet injection regime (i.e., ACE, LACE, POSEIDON II and RCA). But nevertheless, a considerable improvement in the estimation of the Decontamination Factor (DF) has been reached, as well as it has been proven that sizes of aerosol particles and submergencies are factors of major influence, however there is still a long road ahead. We have extended the SPARC90 capabilities to study jet discharge processes, then the new SPARC90-Jet version is able to study globular and jet discharge processes, i.e. pool discharges under low and high velocity conditions. Therefore, the work here presented should be understood as a promising first step toward an effective code extension to the jet regimeThe authors are indebted to the financial support of MODEXFLAT project, reference: ENE2013-48565-C2-1-P.Berna Escriche, C.; Escrivá Castells, FA.; Muñoz-Cobo González, JL.; Herranz, LE. (2016). Enhancement of the SPARC90 code to pool scrubbing events under jet injection regime. Nuclear Engineering and Design. 300:563-577. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2016S56357730

Estudio de la extracción de calor residual por un generador de vapor en presencia de incondensables modelado con TRACE: experimento PKL III G1.1

Un amplio trabajo ha sido llevado a cabo durante las últimas décadas en el conocimiento y desarrollo de códigos termo-hidráulicos. Estos códigos tienen como objetivo la simulación del comportamiento de un reactor durante transitorios y accidentes. Acuerdos entre la NRC de Estados Unidos y el CSN de España en el área de investigación en seguridad nuclear han dado como resultado el acceso del CSN a los códigos best-estimate en fase de desarrollo de la NRC, como por ejemplo el código TRACE. El presente trabajo se encuadra dentro del ámbito de desarrollo de estos códigos, en él se realiza la simulación del experimento PKL III G1.1 utilizando la interface SNAP y el código TRACE. Dicho experimento tiene como objetivo fundamental el estudio de la extracción del calor residual por el generador de vapor en presencia de gases incondensables. El transitorio del experimento se inicia con la parada del sistema de extracción del calor residual (RHRS), seguido de una fuerte extracción del inventario de refrigerante en el circuito primario, lo que hace que el núcleo quede parcialmente descubierto. Seguidamente se va elevando el nivel de líquido realizando una serie de inyecciones escalonadas. La situación descrita hace que el intercambio de calor en los tubos en U del GV presente zonas activas y pasivas, situación difícil de simular mediante los actuales códigos termo-hidráulicos. Concluyendo, el objetivo fundamental es analizar la capacidad del código TRACE para simular la situación descrita con anterioridad, habiéndose obtenido unos resultados aceptables, contribuyendo con ello al testeo y mejora del código.Berna Escriche, C.; Escrivá Castells, FA.; Muñoz-Cobo González, JL.; Romero Hamers, A. (2012). Estudio de la extracción de calor residual por un generador de vapor en presencia de incondensables modelado con TRACE: experimento PKL III G1.1. Sociedad Nuclear Española. http://hdl.handle.net/10251/71543

Estudio de las Inestabilidades en Fase Mediante la Herramienta “Dinamics”: Análisis de la Evolución Espacio Temporal de las Ondas de Densidad en Canales de Reactores BWR

Esta ponencia expone los fundamentos del código DINAMICS V2 que permite realizar cálculos de estabilidad para oscilaciones en fase en reactores BWR en el dominio del tiempo. Se exponen las ecuaciones del modelo y como se realiza la integración de las ecuaciones. El modelo puede utilizar un gran número de nodos axiales para realizar los cálculos a un costo computacional aceptable, se ha simplificado la dinámica del lazo de recirculación y el código lleva incorporadas las condiciones de contorno de las oscilaciones en fase. El código incorpora las ecuaciones de la ebullición sub-enfriada lo que permite hacer cálculos más realistas así como subrutinas para calcular las propiedades basadas en las subrutinas del ASME y el MATPRO.Muñoz-Cobo González, JL.; Escrivá Castells, FA.; Merino Benavent, R.; Melara San Román, J. (2013). Estudio de las Inestabilidades en Fase Mediante la Herramienta “Dinamics”: Análisis de la Evolución Espacio Temporal de las Ondas de Densidad en Canales de Reactores BWR. Sociedad Nuclear Española. http://hdl.handle.net/10251/71593