Brennstabverhalten im Normalbetrieb, bei Störfällen und bei Langzeitlagerung

Das Projekt gliederte sich in die Arbeitspakete zum Verhalten bei Reaktivitäts- und Kühlmittelverluststörfällen, zum Verhalten bei Lastrampen während des Betriebs sowie zum Verhalten bei der Langzeitzwischenlagerung. Letzteres betrifft die Zwischenlagerung bestrahlter Brennelemente nach ihrem Einsatz im Reaktor und vor einer potenziellen geologischen Endlagerung oder anderer Behandlung.

Zum Thema Reaktivitätsstörfall wurde im Rahmen eines OECD-NEA RIA-Benchmarks der Brennstab-Code TESPA-ROD mit anderen Simulationsprogrammen verglichen und die resultierenden Ergebnisse wurden einer Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse unterzogen. Die teilweise großen Unsicherheiten in den Ergebnissen zeigen die Notwendigkeit für die weiterführende Validierung an experimentellen Daten.

Für die Bewertung der Brennstabintegrität bei Kühlmittelverluststörfällen wurden die QUENCH-LOCA-Tests des KIT bezüglich des Einflusses der Wasserstoffaufnahme ausgewertet. Neben Modellen zur transienten Wasserstoffaufnahme wurde für den Brennstab-Code TESPA-ROD ein Modell zur Brennstoffverlagerung innerhalb des gedehnten Hüllrohres entwickelt.

Zum Verhalten bei Lastrampen wurden Studsvik-SCIP-HRX-Experimente zum Hüllrohrkriechen ausgewertet und auf dessen Grundlage neue Kriechkorrelationen für den Brennstabcode TESPA-ROD entwickelt. Diese bieten die Grundlage zum Verständnis der mechanischen Phänomene bei Spannungsrisskorrosion (Pellet cladding (mechanical) interaction, PCI/PCMI).

Der Brennstab-Code TESPA-ROD wurde dahingehend erweitert, dass Berechnungen für das Hüllrohrverhalten bestrahlter Brennstäbe während der Langzeitzwischenlagerung von einem Zeitraum von über 100 Jahren ermöglicht werden. Anhand von Sondierungsrechnungen wird gezeigt, dass bereits jetzt mit der vorliegenden Brennstabmodellierung die Einhaltung von Brennstabkriterien, wie permanente Hüllrohrdehnung und maximale Umfangsspannung im Hüllrohr, überprüft werden können.