(GRS 472) Einsatz von CFD-Codes für die Simulation von unfalltypischen Phänomenen im Sicherheitseinschluss: Validierung und gezielte Modellerweiterung

Autor: 
B. Schramm, J. Stewering, M. Sonnenkalb
Jahr: 
2017

Im Rahmen des vom BMWi geförderten Projektes RS1526 hat die GRS ihre in den Projekten RS1500 und RS1181 begonnenen Arbeiten zur Erprobung und Validierung von CFD-Codes für die Simulation von unfalltypischen Phänomenen im Sicherheitseinschluss fortgesetzt.

Eines der Hauptziele war die Weiterentwicklung und Validierung von CFX-Modellen zur Simulation von unfalltypischen Vorgängen im Sicherheitseinschluss. Dazu wurde die Simulation des Sumpfes eines DWR untersucht. Hierzu wurden unterschiedliche Modellierungsarten (CFX-Mehrphasenströmung, Solid Block und Immersed Solid) anhand von Testbeispielen und der Nachrechnung des THAI-Experimentes TH-6 untersucht. Ein weiterer Arbeitspunkt war der Test von Wandfunktionen für die Wandkondensation. Die Sucec-Wandfunktionen wurden durch Nachrechnung von drei CONAN Versuchen, und durch Simulation von Panda4bis und THAI TH-2 validiert. Es wurde ein Volumenkondensationsmodell vom IKE Stuttgart/ANSYS übernommen, getestet und teilweise modifiziert. Das modifizierte Volumenkondensationsmodell wurde durch Versuchsnachrechnungen (Panda4bis, TH-2, TH-24) validiert. In RS1500 wurde ein Modell zur Simulation von passiven autokatalytischen Rekombinatoren entwickelt. Dieses Modell wurde erweitert, damit es mit dem Volumenkondensationsmodell kompatibel ist. Die Erprobung von CFX hinsichtlich der Berücksichtigung von Phänomenen, die mit den im Verlaufe eines Unfalls in den Sicherheitseinschluss freigesetzten Spaltprodukten (Aerosole und Edelgase) verbunden sind, war eine weitere Zielsetzung dieses Vorhabens. Die Ergebnisse der Simulation wesentlicher Phänomene des Aerosol- und Spaltproduktverhaltens im Sicherheitseinschluss mit CFD-Simulationen wurden dargestellt. Die Bildung und Auflösung von Leichtgasschichtungen ist weiterhin ein Forschungsschwerpunkt. Neben der Beteiligung an einem OECD/NEA Benchmark wurden drei Versuche aus dem aktuellen HYMERES Versuchsprogramm nachgerechnet (PANDA HP1_2, PANDAHP1_6 und MISTRA HM1-1). In RS1526 wurde die Simulation von H2-Verbrennungsvorgängen durch Implementation von Korrelationen zur Modellierung des Einflusses von thermo-diffusiven Flammeninstabilitäten weiterentwickelt. Weiterhin wurde die Validierungsbasis durch Nachrechnung von Versuchen aus den THAI-HD, ENACCEF und ProScience-Versuchsreihen erweitert.