Einfluss von Mischungsgradienten auf die Flammenbeschleunigung und die Detonation in Kanälen

Kerntechnische Anlagen erfordern verlässliche Sicherheitskonzepte. Aus diesem Grund wurden und werden Versuche mit kleinskaligen Versuchsanlagen durchgeführt. Sie dienen dazu, die notwendigen Voraussetzungen für das Auftreten einer Flammenbeschleunigung oder Deflagration-Detonation-Transition (DDT) zu ermitteln und die jeweiligen Einflussgrößen besser zu verstehen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von Mischungsgradienten in einem Wasserstoff-Luft-Gemisch auf die Flammenausbreitung in einem eigens dafür aufgebauten Explosionskanal untersucht, wobei die Stärke des vertikalen Mischungsgradienten beliebig eingestellt werden konnte. Ein Ergebnis der experimentellen Untersuchung ist, dass bei Gemischen mit einem Mischungsgradienten eine stärkere Flammenbeschleunigung auftritt als in homogenen Gemischen. Außerdem kann durch einen Mischungsgradienten die Neigung zu DDT gegenüber einem homogenen Gemisch sowohl erhöht als auch erniedrigt werden. Für Gemische mit einem vertikalen Konzentrationsgradienten stellt das 7 Lambda Kriterium kein konservatives Konzept für die Sicherheitsbewertung dar. Diese Erkenntnisse sollten bei zukünftigen Sicherheitsanalysen berücksichtigt werden.