(GRS 408) Untersuchungen der Ursachen für Neutronenflussschwankungen

Ziel dieses Projekt war es, mögliche Erklärungen für die Schwankungen des Neutronenflusses in deutschen DWR sowie deren Änderungen über die letzten eineinhalb Jahrzehnte zu finden. Dazu wurden verschiedene Modelle aus der Literatur in den Bereichen Thermohydraulik, Strukturmechanik und Neutronenphysik ausgewertet. Es hat sich gezeigt, dass bisher kein Modell existiert, das in der Lage ist, alle beobachteten Phänomene zu erklären.
Die Auswertung der vorliegenden Messdaten aus zwei deutschen Druckwasserreaktoren deutet darauf hin, dass für die Beobachtungen zu den Schwankungen des Neutronenflusses sowohl neutronenphysikalische, thermohydraulische wie auch strukturmechanische Gründe verantwortlich sind. Mit Hilfe eines einfachen gekoppelten thermohydraulisch-neutronenphysikalischen Modells ist es möglich, den qualitativen Verlauf der Neutronenflussrauschspektren zu erklären. Allerdings zeigten sich auch Widersprüche zwischen den Modellvorhersagen und den Beobachtungen. Insbesondere konnte bisher nicht erklärt werden, warum übereinanderliegende Messdetektoren nahezu zeitgleich Schwankungen im Neutronenfluss ohne Phasenverzögerung wahrnehmen können. Diese Gleichzeitigkeit sowie das Maximum der Stärke des Neutronenflussrauschens in der Mitte der Kernhöhe deuten darauf hin, dass es zu mechanischen Bewegungen im Reaktorkern kommt, die über die gesamte Kernhöhe synchron und ohne Phasenverzögerung stattfinden. Unterstützt wird eine mechanische Erklärung sowohl durch die erfolgreiche Nachbildung der Detektorsignale durch eine empirisches Modell einer sich bewegenden Punktquelle, sowie durch die zeitliche Korrelation zwischen dem Einsatz von Brennelementen mit Abstandshaltern mit reduzierter lateraler Steifigkeit.