Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Wissenschaftliche Berichte FZKA 7120 Topology of Compressed Pebble Beds Determined by X-Ray Tomography

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Reimann, Joerg Pieritz, Romeu André Michiel, Marco Di Ferrero, Claudio
Copyright Year	2005
Abstract	In currently developed ceramic breeder blankets for future nuclear fusion reactors, both the ceramic breeder and beryllium are in form of pebbles. The thermal-mechanical behaviour of pebble beds strongly depends on the arrangement of the pebbles in the bed, their contacts with other pebbles and with walls and the related contact surfaces. The quantitative assessment of contact areas is of special importance for beryllium pebble beds because the thermal conductivity is ruled by this quantity. Results from experiments are reported where, first, pebble beds consisting of 3.5mm aluminium spheres, (simulating the 1mm beryllium pebbles) were uniaxially compressed in the Forschungszentrum Karlsruhe at different pressure levels. Then, detailed threedimensional microtomography experiments were performed at the European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble. Three-dimensional views of the pebble arrangements and void fraction distributions were calculated. By further post-processing the data, the number of contacts between the particles, the corresponding contact areas and the angular dependence of these contacts were determined. It has been shown that in uniaxial compression tests the poloidal distribution of contact surfaces is non-homogeneous. This fact should be considered when using these tests as standard tests for the generation of thermal-mechanical pebble bed data. Bestimmung der Topologie von komprimierten Schüttbetten durch Röntgenstrahlen-Tomographie Zusammenfassung In derzeit entwickelten keramischen Brutblankets für Kernfusions-Reaktoren werden sowohl für das keramische Brutmaterial als auch für Beryllium granulare Materialien (Pebbles) verwendet. Das thermomechanische Verhalten dieser Schüttbetten hängt wesentlich von der Anordnung der Pebbles im Schüttbett ab, ihren Kontakten mit anderen Pebbles und Wänden und den dazugehörigen Kontaktflächen. Die Kenntnis der Kontaktflächen ist von besonderer Bedeutung für Beryllium-Schüttbetten, da hier die thermische Wärmeleitfähigkeit sensitiv von den Kontaktflächen abhängt. Es werden experimentelle Ergebnisse vorgestellt, wobei anstelle der 1mm BerylliumPebbles Schüttbetten bestehend aus 3,5mm Aluminium-Kugeln verwendet wurden. Die Schüttbetten wurden zunächst im Forschungszentrum Karlsruhe in uniaxialen Kompressionsversuchen mit unterschiedlichen Enddrücken komprimiert. Anschließend wurden in der European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, detaillierte dreidimensionale mikrotomographische Untersuchungen durchgeführt. Er wurden dreidimensionale Ansichten der Pebble-Anordnungen im Schüttbett sowie radiale und axiale Porositätsverteilungen berechnet. Durch weitere Datenverarbeitung wurden die Kontaktzahlen der Pebbles, die dazugehörigen Kontaktflächen und die Winkelabhängigkeit der Kontaktstellen bestimmt. Es zeigte sich, dass in Uniaxialen Kompressions-Versuchen die poloidale Verteilung der Kontaktflächen nicht homogen ist. Diese Tatsache sollte bedacht werden bei der Verwendung dieser Versuche zur Gewinnung thermomechanischer Schüttbett-Daten.
File Format	PDF HTM / HTML
Alternate Webpage(s)	https://publikationen.bibliothek.kit.edu/270061853/3814708
Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article