(GRS 351) Analyse kernzerstörungs- und quelltermrelevanter Prozesse mit ASTEC und ATHLET-CD/COCOSYS

Autor: 
W. Klein-Heßling, N. Reinke, H.-W. Chan, D. Krönung
Jahr: 
2014

Umfassende Sicherheitsanalysen von Stör- und Unfallabläufen bei Kernkraftwerken erfordern den Einsatz von Rechenprogrammen, die dem jeweils aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik entsprechen. Zur Erfüllung dieser Aufgabe entwickelt und validiert die GRS die Systemcodes ATHLET-CD (Analyse der Thermohydraulik von Lecks und Transienten-Core Degradation) und COCOSYS (Containment Code System) sowie gemeinsam mit ihrem französischen Partner IRSN den Integralcode ASTEC (Accident Source Term Evaluation Code).

In diesem Vorhaben wurden im ersten Schritt die Rechenergebnisse zwischen ASTEC und ATHLET-CD/COCOSYS anhand ausgewählter Unfallszenarien in einer DWRAnlage vom Typ KONVOI verglichen. Dazu wurden die jeweiligen Datensätze aneinander angepasst und die Ergebnisse für einen Leckstörfall sowie einer Transiente verglichen. Bezüglich der Abstimmung des thermohydraulischen Verhaltens wurde teilweise eine bessere Übereinstimmung im Vergleich zu früheren Arbeiten erzielt. Demgegenüber wird der Beginn der Kernzerstörung und der Spaltproduktfreisetzung in beiden Programmen unterschiedlich berechnet, da dieser empfindlich von den vorhergehenden Ereignissen, weiteren Randbedingungen und insbesondere auch von der Modellierung der die Kernaufheizung und anschließende Zerstörung beeinflussenden Phänomene abhängt. Während der Zeitpunkt der Kernfreilegung im Wesentlichen durch thermohydraulische Einzeleffekte beeinflusst wird, ist die Phase der Kernzerstörung und Spaltproduktfreisetzung durch die unterschiedlichen Modellansätze zu deren Modellierung bestimmt. Die Ergebnisse hinsichtlich der in-vessel Phase der Kernzerstörung, der Wasserstoffproduktion sowie des Spaltproduktverhaltens wurden verglichen. Sie sind bezogen auf die für Kernzerstörungsprozesse typisch vorhandenen Unsicherheiten in beiden Programmen ähnlich, zeigen aber aufgrund der vielfältigen Wechselwirkung der auftretenden Phänomene ein stochastischen Prozessen ähnliches Verhalten, so dass einzelne dominante Einflussfaktoren nicht identifiziert werden konnten.