(GRS 564) Passive Lagerbeckenkühlung durch Wärmerohre – Verbesserung und Validierung numerischer Modelle

Ziel des BMWi geförderten Vorhabens RS1543 „Passive Lagerbeckenkühlung durch Wärmerohre – Verbesserung und Validierung numerischer Modelle“ war die Weiterentwicklung und Validierung von Rechenprogrammen zur Auslegung und Begutachtung der passiven Nachwärmeabfuhr aus Brennelementlagerbecken und Nasslagern mit Wärmerohren. Hierzu wurde das Thermohydraulikprogramm ATHLET (Analyse der THermoydraulik von LEcks und Transienten) der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH erweitert und im Rahmen einer Kooperation mit dem parallel vom BMWi geförderten Vorhaben FKZ 1501515 „Passive Lagerbeckenkühlung durch Wärmerohre – PALAWERO“ des IKE der Universität Stuttgart verifiziert und validiert. Dazu übergab das IKE experimentelle Daten seiner im Rahmen des Projektes neu aufgebauten Versuchsstände zur Untersuchung des Betriebsverhaltens der für die passive Lagerbeckenkühlung konstruierten 10 m langen Thermosiphons. Es wurde gezeigt, dass mit den grundlegenden Modellerweiterungen zur Berechnung
• der Stoffwerte von Wasser/Wasserdampf bei Drücken mit höherer Genauigkeit unterhalb 2 bar,
• des Wärmeübergangskoeffizienten bei wärmerohrtypischer Verdampfung von Wasser,
• des Wärmeübergangskoeffizienten bei wärmerohrtypischer Kondensation von Wasser und
• unter Berücksichtigung der in Wärmerohren typischen Gegenströmung aus nach oben strömenden Dampfkern und dem an den Innenwänden nach unten strömendem Kondensatfilm bei der Berechnung der Wandreibung
das Betriebsverhalten von langen Thermosiphons nun mit ATHLET 3.2 berechnet werden kann. Durch weitere Detailuntersuchungen zur Optimierung der verschiedenen Wärmeübergänge kann die Anwendbarkeit der neuen ATHLET-Komponente zur Berechnung von Wärmerohren in Zukunft weiter vergrößert werden.