Caracterización del flujo utilizando redes de Bragg de fibra y su posible uso en experimentos de hidráulica térmica nuclear
Autores: Plows, Harvey Oliver; Li, Jinfeng; Dahlfors, Marcus; Margulis, Marat
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
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Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Con el papel cada vez más importante que la energía nuclear está desempeñando para alcanzar el objetivo de emisiones netas de carbono cero, hay una demanda intensificada por comprender los fenómenos termohidráulicos en el corazón de los conceptos de reactores actuales y futuros. En respuesta a esta demanda, el desarrollo de instrumentos de análisis de flujo de alta resolución es de mayor importancia. Una de estas tecnologías de instrumentación poco utilizadas y poco investigadas, en el contexto del análisis de flujo de fluidos, son los sensores basados en redes de Bragg de fibra (FBG). Esta tecnología permite la construcción de instrumentos simples y mínimamente invasivos que son resistentes a altas temperaturas, altas presiones y corrosión, mientras que son adaptables para medir una amplia gama de propiedades de fluidos, incluyendo temperatura, presión, índice de refracción, concentración química, caudal y fracción de vacío, incluso en medios opacos. Además, se han desarrollado arreglos de FBG en forma de acordeón capaces de reconstruir imágenes 3D de grandes estructuras de fase, como burbujas en flujo de lodo, que interactúan con el arreglo. Actualmente, una aplicación significativamente poco explorada, la instrumentación basada en FBG muestra así un gran potencial para su utilización en termohidráulica experimental; ampliando las tecnologías de caracterización de flujo e imagen disponibles. Por lo tanto, este documento presentará una visión general de las tecnologías actuales de caracterización de flujo basadas en FBG, junto con una revisión sistemática de cómo se han utilizado estas técnicas en experimentos de termohidráulica nuclear. Finalmente, se presentará una discusión sobre cómo estas técnicas pueden ser desarrolladas y utilizadas en la investigación nuclear.
Descripción
Con el papel cada vez más importante que la energía nuclear está desempeñando para alcanzar el objetivo de emisiones netas de carbono cero, hay una demanda intensificada por comprender los fenómenos termohidráulicos en el corazón de los conceptos de reactores actuales y futuros. En respuesta a esta demanda, el desarrollo de instrumentos de análisis de flujo de alta resolución es de mayor importancia. Una de estas tecnologías de instrumentación poco utilizadas y poco investigadas, en el contexto del análisis de flujo de fluidos, son los sensores basados en redes de Bragg de fibra (FBG). Esta tecnología permite la construcción de instrumentos simples y mínimamente invasivos que son resistentes a altas temperaturas, altas presiones y corrosión, mientras que son adaptables para medir una amplia gama de propiedades de fluidos, incluyendo temperatura, presión, índice de refracción, concentración química, caudal y fracción de vacío, incluso en medios opacos. Además, se han desarrollado arreglos de FBG en forma de acordeón capaces de reconstruir imágenes 3D de grandes estructuras de fase, como burbujas en flujo de lodo, que interactúan con el arreglo. Actualmente, una aplicación significativamente poco explorada, la instrumentación basada en FBG muestra así un gran potencial para su utilización en termohidráulica experimental; ampliando las tecnologías de caracterización de flujo e imagen disponibles. Por lo tanto, este documento presentará una visión general de las tecnologías actuales de caracterización de flujo basadas en FBG, junto con una revisión sistemática de cómo se han utilizado estas técnicas en experimentos de termohidráulica nuclear. Finalmente, se presentará una discusión sobre cómo estas técnicas pueden ser desarrolladas y utilizadas en la investigación nuclear.