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FROM CORRELATION TO CAUSATION: A First-Principles Framework for Predicting Heat Transfer Deterioration

Projektbeschreibung

Ursachen der verschlechterten Wärmeübertragung bei Kernreaktoren der nächsten Generation aufklären

Bei Kernreaktoren der nächsten Generation bestehen aufgrund der Verschlechterung der Wärmeübertragung große Herausforderungen, denn sie gefährdet Sicherheit und Effizienz sowie behindert letztlich die Dekarbonisierungsziele der EU. Aktuelle Modelle können die verschlechterte Wärmeübertragung nicht zuverlässig vorhersagen, da sie es lediglich mit Strömungsschwingungen in Zusammenhang bringen, ohne einen Kausalzusammenhang nachzuweisen, was mögliche Lösungen einschränkt. Das Team des innerhalb der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts PREDICT-HT untersucht, ob durch Strömungsschwingungen verursachte Druckschwankungen der eigentliche Auslöser der verschlechterten Wärmeübertragung sind. Dazu werden theoretische Analysen und gezielte Experimente durchgeführt. Die Ergebnisse werden der Entwicklung eines neuen Vorhersagemodells für die druckgetriebenen Mechanismen dienen, die Kühlmittelschichten destabilisieren und zu verschlechterter Wärmeübertragung führen.

Ziel

Heat Transfer Deterioration (HTD) is a critical, unresolved phenomenon that risks the safety and efficiency of next-generation nuclear reactors, directly impeding EU decarbonization goals. Current models fail predictively because they correlate HTD with flow oscillations without establishing causality. This project, “PREDICT-HT,” tests the central hypothesis that pressure variations caused by flow oscillations are the fundamental trigger for HTD. The experienced researcher (ER) will achieve this by integrating targeted experiments with advanced theoretical analysis, leveraging the host’s unique Spectral Element Method (SEM) solver to accurately simulate the transient physics of two-phase flow instabilities. This approach will: 1) quantify critical pressure-oscillation thresholds for HTD initiation, 2) establish a novel, physics-based stability criterion across boiling regimes, and 3) develop the first predictive model of the pressure-driven mechanisms that destabilize coolant films. Deciphering these mechanisms will enable stable operation of high-heat-flux systems, improving heat-transfer margins by 8–10% and reducing global CO2 emissions by tens of millions of tonnes annually by 2040. This fellowship, with secondments at Westinghouse Electric Sweden and Safetec Norway, will transform the ER's profile by providing decisive training in experimental methodology, complementing existing numerical expertise, to create a versatile leader in energy technology research.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Koordinator

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET NTNU
Netto-EU-Beitrag
€ 251 578,56
Adresse
HOGSKOLERINGEN 1
7491 Trondheim
Norwegen
Region
Norge Trøndelag Trøndelag
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

Partner (2)