QUABOX-CUBBOX: 3-D-Neutronen-Kinetik-Kernmodell

Die Neutronenkinetik in QUABOX-CUBBOX basiert auf der Diffusionsapproximation der Transportgleichung in zwei Energiegruppen, die nach einem Grobgitterverfahren gelöst wird. Lokale quadratische bzw. kubische Polynome dienen der räumlichen Approximation des Neutronenflusses. Mittels eines Matrixzerlegungsverfahrens erfolgt die Zeitintegration nach dem unbedingt stabilen impliziten Verfahren, so dass die Zeitschrittweite allein von der geforderten Integrationsgenauigkeit bestimmt wird.

Das Programm löst die 2-Gruppen Neutronendiffusionsgleichung für Anordnungen quadratischer Brennelemente. Die Lösungsmethode benutzt einen lokalen Polynomansatz zur Berechnung der Neutronenflussverteilung, der auch für grobe Gitterstrukturen genaue Resultate liefert. Das Neutronenkinetikmodell wird ergänzt durch das Thermohydraulikmodell HYCA. Es besteht aus einem Brennstabmodell mit radialen Zonen, dass den radialen Wärmetransport vom Brennstoff an das Kühlmittel berechnet.

Anwendung durch Kopplung mit ATHLET

Nach dem Unfall in Tschernobyl wurden grundlegende Nachrüstmaßnahmen für RBMK-Reaktoren durchgeführt. Seit Anfang der 1990er Jahre wird das GRS-Kernmodell QUABOX-CUBBOX im Rahmen von bilateralen und europäischen Projekten für Kernberechnungen und Störfallanalysen dieses Reaktortyps eingesetzt.

Bei Anwendung des gekoppelten Codesystems wird das Modell HYCA durch den Systemcode ATHLET ersetzt. Die GRS-Eigenentwicklung QUABOX-CUBBOX/ ATHLET ist ein gekoppeltes Programmsystem aus 3-D-Kernmodell und Thermohydraulik-Systemcode zur Simulation des Anlagenverhaltens bei Störfällen in Leichtwasserreaktoren. Thermohydraulische Rückwirkungen werden über die Kopplung mit dem Systemcode ATHLET modelliert. Alternativ können Rückwirkungseffekte auch über ein Parallelkühlkanalmodell und ein Modell für die Wärmeleitung im Brennstab beschrieben werden.