Thermohydraulische Sicherheitsanalysen für den Primärkreislauf von Leichtwasserreaktoren

Das Thermohydraulik-Systemrechenprogramm ATHLET (Analyse der Thermohydraulik von Lecks und Transienten) wird von der GRS zur Analyse des gesamten Spektrums von Lecks und Transienten in Druck- und Siedewasserreaktoren entwickelt. Das Programm kann sowohl für Reaktoren westlicher Bauart als auch für russische WWER- und RBMK-Reaktoren eingesetzt werden. Die wichtigsten Eigenschaften des Programms sind:

• fortschrittliche Thermohydraulik
• modulare Codestruktur
• Trennung zwischen physikalischen Modellen und numerischen Verfahren
• Pre- und Postprozessing-Werkzeuge
• Portabilität auf die verbreiteten Computerplattformen

ATHLET besteht aus mehreren Modulen, die der Simulation der beim Betrieb von Leichtwasserreaktoren auftretenden Phänomene dienen:

• Thermofluiddynamik (TFD)
• Wärmeübertragung und Wärmeleitung (HECU)
• Neutronenkinetik (NEUKIN)
• Steuerung und Regelung (General Control Simulation Module, GCSM)

Das Differentialgleichungssystem wird vollimplizit mit dem numerischen Zeitintegrationsverfahren FEBE gelöst. Andere unabhängige Module (z. B. 3-D-Neutronenkinetik- oder Containment-Module) können über eine allgemeine Schnittstelle gekoppelt werden.

Das TFD-Modul basiert auf einem 5-Gleichungssystem (Mischungsimpulsgleichung mit Driftmodell) oder einem 2-Fluid-Modell mit 6-Grundgleichungen. Zusätzlich können verschiedene nicht kondensierbare Gase, wie gelöster Stickstoff, und der Transport von Bor simuliert werden. Die zu simulierende Systemkonfiguration wird durch die Kopplung thermofluiddynamischer Basiselemente modelliert, die sogenannten Thermofluid- und Wärmeleitobjekte. Mehrdimensionale Prozesse werden durch Parallelkanäle mit Querströmungen simuliert.

Die systematische Validierung von ATHLET basiert auf einem breiten Spektrum von Integral- und Einzeleffekt-Experimenten, die aus den CSNI-Validierungsmatrizen ausgewählt wurden.