Dr Jean Raguz och Dr Maurizio Eduardo Tano Retamales från Institutionen för kärnteknik vid University of Texas
"Du kan tänka dig en reaktor som en stor hink med 40000 tennisbollar inuti", konstaterar Raguz.
Under en olycka, när gasen i kärnanreaktorn börjar värmas upp, kall luft börjar stiga, en process som kallas naturlig konvektionskylning. Dessutom är bränslekulorna gjorda av pyrolytiskt kol och tri-strukturella isotropa partiklar, vilket gör dem motståndskraftiga mot temperaturer upp till 1600 grader Celsius. Som en reaktor med mycket hög temperatur (VHTR) kan stenreaktorer kylas av passiv naturlig cirkulation, vilket gör det teoretiskt omöjligt för en olycka som Fukushima.
Men under normal drift kyls småstenenhöghastighetsström. Detta flöde skapar rörelse runt och mellan bränslestenarna, ungefär som ett vindkast förändrar banan för en tennisboll. Utvecklarna studerade friktionsprocessen mellan stenar och effekten av denna friktion under kylningsprocessen.
”Vi har hittat dessa tennisbollar ”med den diskreta elementmetoden, där vi tar hänsyn till rörelsen och friktionen mellan alla tennisbollar orsakade av flödet,” säger Tano. "Den kopplade modellen valideras sedan mot värmemätningarna i SANA-experimentet."
SANA-experimentet genomfördes i början av 1990-talet ochmätt hur mekanismerna i reaktorn byter plats när värme överförs från cylinderns centrum till utsidan. Detta experiment gjorde det möjligt för Tano och Ragusa att skapa en standard mot vilken de kunde testa sina modeller.
Som ett resultat utvecklade lagen en gemensammodell av beräkningsvätskedynamik och diskreta elementmetoder för att studera flödet över ett lager av småsten. Denna modell kan nu tillämpas på alla högtemperatur-stenreaktorer och är den första beräkningsmodellen i sitt slag som gör det. Dessa verktyg med mycket hög precision gör det möjligt för leverantörer att designa mer avancerade reaktorer.
Se även:
Hög tillväxt, saknade tänder, nya ben: vad hände med människokroppen på hundra år
En stor mal hittades i Australien. Hennes vingbredd är 25 cm
Fysiker har skapat en analog av ett svart hål och bekräftat Hawkings teori. Vart leder det?