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Mit ATHLET berechnete Reaktorkomponenten

Simulationscode ATHLET: Thermohydraulische Sicherheitsanalysen für Leichtwasserreaktoren

Das Thermohydraulik-Systemrechenprogramm ATHLET (Analyse der Thermohydraulik von Lecks und Transienten) wird von der GRS zur Analyse des gesamten Spektrums von Lecks und Transienten in Druck- und Siedewasserreaktoren entwickelt.

Das Programm kann für Reaktoren westlicher und auch russischer Bauart (WWER, RMK) eingesetzt werden. Darüber hinaus können fortschrittliche Reaktordesigns, wie gasgekühlte oder flüssigmetallgekühlte Reaktoren (GEN IV), simuliert werden. Die wichtigsten Eigenschaften des Programms sind:

  • fortschrittliche Thermohydraulik
  • modulare Codestruktur
  • Trennung zwischen physikalischen Modellen und numerischen Verfahren
  • Pre- und Postprozessing-Werkzeuge
  • Portabilität auf die verbreiteten Computerplattformen

ATHLET besteht aus mehreren Modulen, die der Simulation der beim Betrieb von Leichtwasserreaktoren auftretenden Phänomene dienen:

  • Thermofluiddynamik (TFD)
  • Wärmeübertragung und Wärmeleitung (HECU)
  • Neutronenkinetik (NEUKIN)
  • Steuerung und Regelung (General Control Simulation Module, GCSM)

Weitere Informationen können dem ATHLET Overview entnommen werden.

Validierung des Rechenprogramms ATHLET

Die ATHLET-Entwicklung wurde und wird von einem umfangreichen Validierungsprogramm begleitet. Eine große Anzahl der weltweit durchgeführten Experimente zu Themen der Reaktorsicherheit, die alle relevanten thermohydraulischen Prozesse abbilden, wurden mit ATHLET simuliert und die Ergebnisse mit den gemessenen Daten verglichen. Die Auswahl der Experimente orientiert sich an der Validierungsmatrix des internationalen Committee on the Safety of Nuclear Installations (CSNI) der OECD/NEA für Simulationsprogramme für Kühlmittelverluststörfälle und Transienten in Kernkraftwerken. Die durchgeführten Analysen umfassen Einzeleffektversuche und Integralversuche sowie Transienten und Störfälle in kommerziellen Kernkraftwerken. Der ATHLET-Validierungsband beschreibt das ATHLET-Validierungskonzept und gibt einen Überblick über die durchgeführten Arbeiten.

Anwendungsbereich

ATHLET kann für die Simulation von Betriebstransienten, Auslegungsstörfällen und auslegungsüberschreitenden Störfällen ohne Kernschäden in verschiedenen Typen von Leichtwasserreaktoren (DWR, SWR, WWER, RBMK) eingesetzt werden. Die derzeitigen Anwendungen beziehen sich auf

  • Erhöhung der Leistung und Anreicherung
  • probabilistische Sicherheitsanalysen, Kernschadensanalysen
  • Periodische Sicherheitsanalysen
  • Borverdünnungsereignisse
  • Reaktivitätsauslösende Ereignisse (3D-Neutronenkinetik)
  • Forschungsreaktoren (z.B. FRM-2 in Garching)

Darüber hinaus kann ATHLET für fortgeschrittene Reaktorkonzepte (GEN IV) mit Flüssigmetall oder Helium als Kühlmittel eingesetzt werden.