V jadrovej energetike sa pri návrhu, projektovaní, výstavbe, prevádzke a trvalom odstavení jadrových elektrární (JE) najväčší dôraz kladie na bezpečnosť a spoľahlivosť. Okrem množstva definovaných požiadaviek na bezpečnosť prevádzky JE je zvýraznené bezpečné odstavenie jadrového reaktora a odvod zvyškového tepla. Po havárii blokov vo Fukušime sa zdôrazňuje potreba dlhodobého pasívneho odvodu zvyškového tepla z reaktora a bazénov s vyhoretým palivom. Héliová slučka má slúžiť ako zjednodušený fyzikálny model bezpečnostného systému pre odvod zvyškového tepla z jadrových reaktorov IV. generácie. Hélium má odoberať teplo priamo z tyčí reaktora a následne ho odovzdať vo výmenníku tepla (voda). Samotný tok hélia má byť zabezpečený len rozdielom hustôt teplej a studenej vetvy héliovej slučky. Energia na pohon je takýmto spôsobom získaná priamo z dodaného tepla reaktora a chladiaceho výkonu. Ako zmenšený model reálneho zariadenia bolo postavené experimentálne zariadenie, ktoré je uzavretou samoťažnou slučkou typu VHHC (Vertical Heater Horizontal Cooler) s jednofázovým prúdením. Určitou formou regulácie je prietok chladiacej vody v sekundárnom okruhu, keďže tento parameter má vplyv na odvedené teplo a tým aj na hustotu a prietok hélia. V experimentálnom zariadení môže hélium na základe nastavených výkonov zariadení a prevádzkových tlakov dosahovať nasledujúce prevádzkové hodnoty.

Experimentálne zariadenie umožňuje modelovať zmeny odvádzaného a privádzaného výkonu ako aj tlak hélia. Cieľom prevádzky experimentálneho zariadenia je preverenie vlastností prirodzenej cirkulácie hélia v primárnom okruhu héliovej slučky. Zariadenie je okrem iného určené najmä na pozorovanie charakteristiky prenosu tepla v závislosti od teplôt a tlakov v studenej a horúcej vetve primárneho okruhu a na výskum ustáleného a neustáleného prúdenia v danom rozsahu tlakov a teplôt.

Na realizovanom technologickom okruhu boli overené termodynamické a hydraulické vlastnosti systému so zaradeným zdrojom tepla na simuláciu vývoja zvyškového tepla v odstavnom reaktore a s výmenníkom tepla určeným na jeho odvod.

Počas merania sa po natlakovaní systému héliom na prevádzkový tlak menil príkon vykurovacích tyčí v zariadení GFR. Zároveň sa menil prietok chladiacej vody v zariadení DHR. Týmto spôsobom bol postupne dosiahnutý ustálený stav. Keďže výpočty uvádzané v tejto práci sú iba pre ustálený stav, je pre nás podstatná iba tá časť, pri ktorej sa už dosiahlo ustáleného stavu. Samotné meranie prebieha cez merací program, v ktorom sa dá jednoducho sledovať každý prevádzkový parameter a pohodlne nastavovať príkon el. tyčí a budenie frekvenčného meniča na asynchrónnom motore čerpadla. Týmto spôsobom sa menil prietok chladiacej vody. Čo sa týka príkonu elektrických tyčí, predpokladalo sa, že el. príkon je takmer rovnaký ako ich vykurovací výkon a vnútorný ohrev materiálu tyčí, prípadne iné faktory, ktoré by mohli vplývať na zníženie účinnosti, boli zanedbané.

V rámci projektu boli vyhotovené a validované dva matematické modely, pričom jeden bol zameraný výlučne na ustálený stav prúdenia a nábeh modeloval iba ako sériu ustálených stavov. Druhý model bol špecializovaný zároveň aj na neustálený stav a dokáže presne odsimulovať nábeh ako aj dobeh prúdenia v héliovej slučke.