(GRS-677) Optimierung der bestehenden Unfallanalysen hinsichtlich der Jodfreisetzung aus dem Reaktorkühlkreislauf unter Berücksichtigung neuer Erkenntnisse

Die vorliegende Arbeit im Vorhaben 4719R01377 (Optimierung der bestehenden Unfallanalysen hinsichtlich der Jodfreisetzung aus dem Reaktorkühlkreislauf unter Berücksichtigung neuer Erkenntnisse (z. B. IRSN)) wurde im Rahmen des Gesamtvorhabens 4719R01370 (Untersuchungen zu sicherheitstechnischen Fragestellungen für Anlagen im Leistungsbetrieb) erstellt. Sie beinhaltet die Ertüchtigung von Analysen zu kerntechnischen Unfällen auf Basis von MELCOR-Simulationen hinsichtlich der Freisetzung gasförmigen Iods aus dem Reaktorkühlkreislauf auf Grundlage der Verwendung fortschrittlicher Module in der Rechenkette AC2 (ATHLET-CD, COCOSYS). Das Vorhaben steht dabei im Zusammenhang mit dem Vorhaben 4718R01313, welches sich mit der Iodchemie im Sicherheitsbehälter beschäftigt hat.

Die Arbeiten umfassten eine ausgiebige Literaturrecherche hinsichtlich der Iodchemie innerhalb des Reaktorkühlkreislaufes und einer detaillierten Betrachtung der in ATHLET-CD gegebenen Module, die im Zusammenhang mit der Iodfreisetzung stehen (SAFT, FIPREM). Ferner sind diese Module für Analysen von Unfällen auf Basis von MELCOR-Simulationen nutzbar gemacht worden. Unter Verwendung der Ergebnisse aus diesem Vorhaben, welches sich mit der Freisetzung von Iod aus dem Reaktorkühlkreislauf beschäftigt und der Ergebnisse des Vorhabens 4718R01313, ist ein integraler Vergleich zwischen der Rechenkette AC2 und MELCOR mit einem ertüchtigen Eingabedatensatz ermöglicht worden.

Die Umsetzung der Nutzbarmachung ist durch zwei Methoden durchgeführt worden, welche als „direkte“ und „phänomenologische“ Umsetzung bezeichnet werden. Im ersteren Fall ist eine ATHLET-CD-Simulation durchgeführt worden, deren Ergebnisse in ein Tabellenwerk (Freisetzung von Iodspezies, abgelagerte Nachzerfallsleistung etc.) in MELCOR eingegeben worden sind, welche dann mit Radionuklidquellen das AC2-Ergebnis in die MELCOR-Simulation eingebracht haben.

Die zweite Umsetzung impliziert die Durchführung von ATHLET-CD-Simulationen unter Variation relevanter Parameter. In der Analyse der freigesetzten Iodspezies konnten Korrelationen zwischen der Freisetzung in den Sicherheitsbehälter und messbaren Größen wie gemitteter Dampftemperatur im oberen Plenum erkannt werden. Diese Korrelationen sind in MELCOR als Funktion eingegeben worden, die mit Radionuklidquellen verknüpft worden sind.

Der integrale Vergleich zwischen ertüchtigter MELCOR-Simulation und AC2-Vergleichs-simulation zeigt signifikante Unterschiede, so dass eine Verwendung lediglich unter genauer Betrachtung der thermohydraulischen Bedingungen möglich ist, welche ähnlich zu sein haben. Für eine Betrachtung der Bandbreite der Freisetzung gasförmiger Iodspezies aus dem Reaktorkühlkreislauf sind die in diesem Vorhaben gewonnenen Erkenntnisse sehr nützlich.