Ein umfassendes Verständnis der Zweiphasenströmung unter typischen reaktorähnlichen Strömungsbedingungen ist entscheidend für die sichere und effiziente Auslegung und den Betrieb von Kernkraftwerken. In den vergangenen Jahrzehnten wurden bedeutende Fortschritte erzielt, insbesondere im Hinblick auf den Einfluss von Mischgitter-Designs auf Druckverlust, Massenstrom und Wärmefluss in Brennstabsbündeln. Dennoch bestehen weiterhin erhebliche Wissenslücken, vorwiegend im Bereich der turbulenten Zweiphasenströmungen. Diese Defizite sind teilweise auf die Limitationen herkömmlicher, nicht-invasiver Messtechniken in dichten Zweiphasenbedingungen zurückzuführen. Daher ist die Entwicklung und der Einsatz neuartiger, nicht-invasiver Messverfahren unerlässlich, um diese Lücken zu schließen und die Sicherheit sowie Leistungsfähigkeit von Reaktorsystemen weiter zu verbessern.

Ziel dieser Studie ist es, hochwertige MRV (Magnetresonanz-Velocimetrie) Messungen von Blasenströmung in Brennelementmodellen durchzuführen, um hochauflösende, dreidimensionale Strömungsdaten zur Validierung und Weiterentwicklung von Mehrphasen-CFD-Modellen zu erzeugen. Dabei kommt eine nicht proprietäre Geometrie mit sowohl Swirl- als auch Split-Typ-Mischgittern zum Einsatz, wobei Luft an definierten Stellen vor und innerhalb der Gitter in den Wasserstrom eingeleitet wird. Es wird eine breite Palette an Strömungszuständen untersucht, um einen umfassenden experimentellen Datensatz bereitzustellen. Die erhobenen Daten umfassen dreidimensionale mittlere Geschwindigkeitsfelder und Blasenverteilungen im gesamten Strömungsvolumen, Blasengrößenverteilungen an ausgewählten Positionen, vollständige Randbedingungen (Massenströme, Druckverlust, Einlass-Geschwindigkeitsprofil) sowie in ausgewählten Fällen detaillierte dreidimensionale Turbulenzmessungen.