Production of Uniformly Sized Liquid Droplets Using a Vibrating Needle for TRISO Fuel Fabrication
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Several small modular nuclear reactors propose to use TRISO (TRistructural ISOtropic) fuel as part of their reactor design, due to their ability to withstand higher coolant temperatures. TRISO fuel particles require the fabrication of uranium oxycarbide kernels with a diameter of approximately 0.5 mm. One of the common production processes of the TRISO kernels involves generating droplets by using a vibrating needle to dispense a uranium nitrate solution into an ammonium hydroxide solution, leading to the formation of gelled microspheres. A cylindrical liquid jet is naturally unstable due primarily to the Plateau–Rayleigh instability. When an external mechanical vibration is applied to the jet flow, it disperses into a stream of uniformly sized droplets. The droplet size is determined by the frequency and amplitude of the mechanical vibration. The main aim of this study is to investigate the effect of applying transverse vibrations to a needle issuing a stream of liquid, to break up the stream and produce uniform-sized droplets. Resonating the needle tip can influence droplet formation by enhancing the instability of the liquid at the tip, promoting the formation of droplets. As the needle vibrates at resonant frequencies, it may create oscillations in the fluid that lead to the detachment of small, uniform droplets. A prototype vibrating needle test rig was designed and constructed to study the breakup behavior of water, a Newtonian fluid, and zirconia slurry, a non-Newtonian fluid, discharged from a 19-gauge needle under externally controlled mechanical vibrations. The jet breakup characteristics, including breakup length, droplet diameter, and shape, were examined as functions of vibration frequency (80 Hz - 160 Hz), amplitude, and jet flow velocity (0.5 m/s - 1.0 m/s). The results for water flow showed that vibrating the needle caused the jet stream to bifurcate into two parallel streams, each consisting of uniformly sized droplets. Increasing the jet velocity resulted in a reduction in droplet diameter. Furthermore, the vibration amplitude appeared to influence the bifurcation behavior, leading to the formation of either two or four jet streams.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».