Tutkimustoiminta Lappeenrannassa Tänään ja huomenna Arto Ylönen Dr. sc. ETH Zurich Lappeenrannan teknillinen yliopisto arto.ylonen@lut.fi
Sisältö 1. Johdanto 2. Tutkimustoiminta tänään Kokeellinen tutkimus Laskennallinen mallinnus 3. Tutkimustoiminta huomenna Haasteet Mahdollisuudet Visio 2020 4. Yhteenveto 19.11.2013 ATS Syysseminaari 2
OrganisaaNo Ydinvoimatekniikan laboratorio (Opetus ja tutkimus) Professori RiiVa Kyrki- Rajamäki Professori Juhani Hyvärinen Tutkijatohtori, 5 jatko- opiskelijaa, yliopisto- opevaja, laboratorioinsinööri Ydinturvallisuuden tutkimusyksikkö (Tutkimus) Tutkimusjohtaja Heikki Purhonen Tutkijatohtori, 7 tutkijaa, tutkimusapulainen, suunniveluinsinööri, 2 teknikkoa 19.11.2013 ATS Syysseminaari 3
Opetustoiminta VuosiVain 30-40 uuva energiatekniikan opiskelijaa, joista noin kolmannes suuntautuu ydinvoimalaitostekniikkaan Opintojaksoja esim.: Ydinenergian yleiskurssi Ydinvoimatekniikan perusteet Ydinvoimatekniikka I & II YdinonneVomuuksien hallinta Ydinreaktorien fysiikka Ydinvoimalaitosten termohydrauliikan mallinnus Säteilysuojelu LuoteVavuustekniikka Kansallinen ydinturvallisuuskurssi YK (>70 hlöä/v) YTERA- tohtoriohjelma (yhdessä Aallon ja Helsingin yliopiston kanssa) 19.11.2013 ATS Syysseminaari 4
Tutkimustoiminta tänään Kokeellinen toiminta aloitevu jo 1970- luvulla Useita kansallisia ja kansainvälisiä tutkimusprojekteja Viime aikoina panostevu tutkimusinfrastruktuurin kehivämiseen hankkimalla uusia mivauslaiveistoja (PIV, HSC, WMS) 19.11.2013 ATS Syysseminaari 5
SAFIR2014- tutkimusohjelman projeknt EXCOP (BWR- suojarakennuksen käyväytyminen) PAX (PWR PACTEL laitosmallin kokeellinen toiminta) PCCS (Suojarakennuksen passiivinen jäähdytys) ELAINE (Tutkimusinfrastruktuurin kehiväminen) 19.11.2013 ATS Syysseminaari 6
MiVaustekniikan uudet mahdollisuudet Koejärjestely Par<cle Image Velocimetry (PIV) NopeuskenVä (2D/3D) PIV Koetulosten analysoinn WMS HSC CFD- tasoinen kelpoistamisdata Lanka- anturitekniikka (WMS) Aukko- osuus Pitoisuus Suurnopeuskamera (HSC) Näkyvien (ja nopeiden) virtausilmiöiden tarkastelu 19.11.2013 ATS Syysseminaari 7
ParNcle Image Velocimetry (PIV) State- of- the- art mivausmenetelmä Soveltuu nopeuskenien mivaamiseen Useimmiten käytetään ilma- ja vesivirtausten tutkimiseen 19.11.2013 ATS Syysseminaari 8
Lanka- anturitekniikka (WMS) State- of- the- art mivausmenetelmä Soveltuu sekoivumis- ja kaksifaasivirtausten tutkimiseen Etuina nopeus (jopa 10k ruutua/s) ja mivauksen 3D- luonne Lankaväli ( resoluuno ) yleensä > 1 mm HIPE- koelaiveisto 19.11.2013 32 x 32 Lanka- anturi (DEMO) ATS Syysseminaari 9
Esimerkki: Lanka- anturimivauksia sauvanipussa Yksifaasivirtaus (tukihilan kanssa) Kaksifaasivirtaus (ilman tukihilaa) Lähde: SUBFLOW- kokeet, Arto Ylönen, PSI/ETH, Sveitsi 19.11.2013 ATS Syysseminaari 10
Suurnopeuskuvaus (HSC) State- of- the- art mivausmenetelmä Soveltuu nopeiden ja näkyvien ilmiöiden havainnoimiseen Hahmontunnistusalgoritmeja on kehitevy kuplien parametrien arvioinnin MiVausjärjestelmässä kolme modernia suurnopeuskameraa (Phantom) Pohja Sivu 1 Sivu 2 19.11.2013 ATS Syysseminaari 11
Tilaustutkimustoiminta Esimerkkeinä: Sumppikokeet (Fortum) Paineakkujen sulkupallojen Niveys (Fortum) Pinnankorkeuden mivauksen diversifioinn (TVO) 19.11.2013 ATS Syysseminaari 12
Laskennallinen mallinnus (EU, SAFIR ja Akatemia) CFD- mallinnus (Fluent, NEPTUNE_CFD, OpenFOAM, TransAT) DEM- laskenta (in- house, LIGGGHTS) Systeemikoodi (APROS, TRACE) Monte Carlo - reaktorifysiikka (Serpent) 19.11.2013 ATS Syysseminaari 13
Lauhdutusallasmallinnus (NEPTUNE_CFD, TransAT) 19.11.2013 ATS Syysseminaari 14
Serpent- CFD kytkevy laskenta: Kuulakekoreaktori Kytkentäkaavio DEM Serpent 19.11.2013 ATS Syysseminaari 15
Tutkimustoiminta huomenna (1/2) 3D- virtausilmiöiden kokeellinen ja analyyinen tutkiminen Tehonkorotuksiin liivyvät haasteet Kriiinen lämpövuo Höyryneroimien ja - kuivainten toiminta Järjestelmien termohydrauliikan karakterisoinnit Pysty/vaakahöyrysNmet Passiivisten jäähdyimien toiminta Mallinnus + epävarmuudet (user effects yms.) AES- PACTEL? 19.11.2013 ATS Syysseminaari 16
Tutkimustoiminta huomenna (2/2) DEM- laskennan käytännön sovelluskohteet ja termohydraulinen kytkentä Pienet modulaariset reaktorit (SMR) GEN4- reaktorit 5 ässää = Safety, Safeguards, Security, Sustainability, Society 19.11.2013 ATS Syysseminaari 17
Haasteet Sukupolvenvaihdos Teollisuus vs. akatemia VAI teollisuus ja akatemia? Infrastruktuurin kehiväminen (henkilöstö/laiveisto) TutkimussuunNen linjaus Kansainvälisyys 19.11.2013 ATS Syysseminaari 18
Mahdollisuudet KansainvälisesN korkealaatuinen kokeellinen tutkimus MiVausteknisten ratkaisujen kehiväminen ja toteuvaminen Pieni ja dynaaminen organisaano Kokeellisen ja analyyisen toiminnan sujuva yhdistäminen Koulutustoiminta Tutkimusaihe Esilaskenta (Systeemi/CFD- koodit) Kokeiden toteutus Jälkilaskenta Jälkitarkastelut RaportoinN Tieteelliset julkaisut (Lehdet/konferenssit) 19.11.2013 ATS Syysseminaari 19
Visio 2020 Vuonna 2020 olemme aknivinen ja arvostevu toimija kansallisesn ja kansainvälisesn ydinturvallisuustutkimuksen alalla. Toimimme kiinteässä yhteistyössä tutkimus/yrityspartneriemme kanssa. Toiminnassa yhdistämme sujuvasn kokeellisen ja analyyisen tutkimuksen. Pystymme vastaamaan ydintekniikan alan koulutustarpeisiin. 19.11.2013 ATS Syysseminaari 20
Yhteenveto Pitkä historia koulutuksessa ja kokeellisessa tutkimuksessa Useita käynnissä olevia kansallisia ja kansainvälisiä projekteja AkNivinen Nlaustutkimustoiminta PanosteVu laajamivaisesn tutkimusinfrastruktuurin kehivämiseen Tulevaisuudessa monia haasteita ja mahdollisuuksia 19.11.2013 ATS Syysseminaari 21
Kiitos!