Erweiterung der CCI-Modellbasis des Systemcodes AC² zur Simulation von Schmelze-Beton-Wechselwirkungen

Von:

Maximilian Hoffmann

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Die durch menschliche Aktivitäten verursachten Treibhausgasemissionen führen zu weitreichenden Umweltveränderungen. Als Antwort darauf präsentierte die Europäische Union im Jahr 2019 den Europäischen Grünen Deal, der eine drastische Reduktion der Emissionen und die vollständige Dekarbonisierung der EU-Wirtschaft bis 2050 vorsieht. Eine zentrale Maßnahme ist die verstärkte Nutzung der Kernenergie, deren günstige CO2-Bilanz sie zu einem wichtigen Bestandteil der Klimastrategie macht. Die Sicherheit kerntechnischer Anlagen wird dabei kontinuierlich durch internationale Forschung und leistungsfähige Simulationswerkzeuge wie das Programmpaket AC² der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gGmbH (GRS) verbessert. Dennoch zeigen Ereignisse wie in Fukushima Daiichi, dass schwere Unfälle nicht vollständig ausgeschlossen werden können. Dort führte der Austritt von Kernschmelze zur sogenannten Molten Core-Concrete Interaction (MCCI), einer komplexen Wechselwirkung zwischen Schmelze und Beton. Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung des CCI-Moduls in AC²-COCOSYS, um den Benutzereinfluss auf MCCI-Simulationen zu reduzieren und deren Qualität zu steigern. Hierzu wird eine neue Methode zur Berechnung der Zerstörungsparameter von silikatischem Beton entwickelt, basierend auf Phasendiagrammen und der Shomate-Gleichung. Ergänzend werden Korrelationen zur dynamischen Anpassung der Wärmeübertragung zwischen Schmelze und Beton eingeführt. Die Integration in eine PSS-Version von AC² verbessert die Simulationsergebnisse signifikant und stärkt die sicherheitstechnische Bewertung kerntechnischer Anlagen.