Erweiterung der Spätphasen-Modellbasis des Systemcodes AC² zur Simulation von Schüttbetten

Von:

Jan Peschel

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Im Verlauf eines postulierten Unfalls in einem Kernkraftwerk mit Leichtwasserreaktor kann es zur Verlagerung von Schmelze in das untere Reaktorplenum kommen. Durch die Interaktion mit dem Kühlmittel kann diese fragmentieren und ein Schüttbett ausbilden. Der weitere Unfallverlauf kann durch die Kühlung der porösen Schüttung maßgeblich beeinflusst werden, wie die Untersuchungsergebnisse des Unfalls in Reaktorblock 2 des Kernkraftwerks Three-Mile-Island (TMI-2) in Harrisburg, USA zeigen. Im Rahmen der internationalen Reaktorsicherheitsforschung werden Störfallanalysecodes wie das AC² Programmpaket als ein wesentliches Werkzeug zur Untersuchung von Stör- und Unfallszenarien eingesetzt. Aus diesen Untersuchungen werden wichtige Erkenntnisse zur Entwicklung präventiver und mitigativer Maßnahmen solcher Ereignisse gewonnen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erweiterung der AC² Modellbasis durch die Entwicklung eines schnellrechnenden Modells zur Abbildung des thermodynamischen Verhaltens in Schüttbetten. Die Umwandlung der Schmelze in ein poröses Schüttbettvolumen wird anhand eines vereinfachten parametrischen Ansatzes unter der Annahme einer homogenen Schüttung berechnet. Der Modellumfang beinhaltet zudem die Abbildung von Wärmeübergangsvorgängen sowie reibungsbedingten Druckverlusten in porösen Medien.