Article
Licensed
Unlicensed Requires Authentication

Dynamic structure response due to reactor cooling piping system failure

  • and
Published/Copyright: April 5, 2013
Become an author with De Gruyter Brill

Abstract

The safety evaluation of the primary core cooling system requires an accurate hydraulic analysis of the system during normal and abnormal conditions. A model of the piping components of a common research reactor system is obtained and illustrated using the FE/PIPE Finite Element Package. Different accidents leading to a loss of the system function are investigated, such as pipe rupture and valve failure. The hydraulic-structure interaction and dynamic parameters responded to the accident are obtained during the transient time. The scenario time domain is selected to be very short (2.0 s) to get more conservative calculations and more safety margins in the final design. The results reflect that the natural system frequency should be in the margin greater than 34 Hz otherwise resonance with the generated forces during the accident will happen, that could lead to a system failure.

Kurzfassung

Die Sicherheitsbewertung des primären Kühlkreislaufs erfordert eine genaue hydraulische Analyse des Systems während normaler und abnormaler Betriebsbedingungen. Ein Modell der Rohrleitungskomponenten des Gesamtsystems eines Forschungsreaktors wird mit Hilfe der FE/PIPE Finite-Elemente-Methode dargestellt. Verschiedene Störfälle, die zu einem Verlust der Systemfunktion führen, werden untersucht, wie z. B. ein Rohrleitungsbruch oder ein Ventilversagen. Während der Transientenzeit erhält man die Wechselwirkung zwischen hydraulischen Strukturen und dynamischen Parametern, in Abhängigkeit vom unterstellten Störfall. Der Zeitbereich des Szenarios wurde sehr kurz gewählt (2.0 s), um mehr konservative Berechnungen und höhere Sicherheitsbereiche bei der endgültigen Auslegung zu erreichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die natürliche Frequenz des Systems in einem Bereich größer als 34 Hz liegen sollte, da sonst Resonanzen zu einer Störung des Systems führen könnten.

References

1 FE/PIPE, Ver.3.04 Reference Manual (1996), Dynaflow Engineering & Paulin Research Group, USASearch in Google Scholar

2 BOS Fluids user manual (1996), Dynaflow Eng. & Paulin Research Group, Vers. 3.06, USASearch in Google Scholar

3 Chaudry, M. H.: Applied Hydraulic Transients. Van Nostrand Reinhold Company, New York (1986)Search in Google Scholar

4 Tijsselling, A. S.: Fluid-Structure Interaction in Liquid-Filled Pipe System: a review. J. Fluids & Structure10 (1996) 109Search in Google Scholar

5 Liu, S. H.; Mote, C. D.: Dynamic response of Pipes Transporting Fluids. J. Eng. for Industry96 (1974) 591596Search in Google Scholar

6 Streeter, E. B.; Wylie, V. L.: Fluid Mechanics. McGraw-Hill (1981)Search in Google Scholar

7 Hughes, T.; Malkus, D. S.: Mixed FEM – Reduced and Selective Integration Techniques, A unification of Concepts. Computer Methods in Applied Mechanics & Engineering15 (1978) 63Search in Google Scholar

8 Bath, J. K.: Finite Element Procedures in Engineering Analysis. Prentice – Hall, New Jersey (1982)Search in Google Scholar

9 Bathe, K. J.; Wilson, K. L.: Numerical Methods in Finite Element Analysis. New York, Printice-Hall (1982)Search in Google Scholar

Received: 2007-8-8
Published Online: 2013-04-05
Published in Print: 2008-03-01

© 2008, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 13.4.2026 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/124.100535/html
Scroll to top button