(GRS 561) Forschungskonzept für die Entwicklung eines generischen Analysesimulators für einen Forschungsreaktor

Autor: 
V. Koppers, A. Cuesta Morales, F. Gärner
Jahr: 
2020

Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) geförderten Eigenforschungs- und Entwicklungsvorhabens wurde ein generischer Analysesimulator für einen Forschungsreaktor vom sogenannten „Open-Pool“-Typ mit einem Kompaktkern erstellt. Ziel dieses Projekts war die Entwicklung von Me-thoden zur Analyse von Forschungsreaktoren. Hierbei stand die methodische Durchführung deterministischer Sicherheitsanalysen im Vordergrund. Dies schließt insbesondere den Vorgang der Entwicklung eines Eingabedatensatzes ein. In der Modellerstellung wurden die begrenzt vorliegenden Daten zur Referenzanlage im Bedarfsfall durch Annahmen ergänzt.

Die thermohydraulische Modellerstellung umfasst das Primärkühlsystem mit dem Reaktorkern, Rohrleitungen des Primärkühlsystems, Rückschlagklappen, Pumpen und Wärmetauscher. Das Sekundärkühlsystem ist aufgrund fehlender Daten vereinfacht dargestellt und mit Randbedingungen (Fill und Time-Dependent Volume) versehen. Das Not- und Nachkühlsystem ist mit drei Strängen und Pumpen sowie dem Reaktorbecken modelliert. Weiterhin sind die Naturumlaufklappen als Verbindung zwischen Reaktorbe-cken und Primärkreislauf modelliert. Ebenso wird das Reaktorgebäude vereinfacht dargestellt. Die leittechnische Modellierung umfasst Grundfunktionalitäten relevanter betrieblicher und sicherheitstechnischer Systeme. Dies schließt eine vereinfachte Logik zum Abschalten der Hauptkühlmittelpumpen sowie eine vereinfachte Logik zur Steuerung der Not- und Nachkühlpumpen ein. Weiterhin ist das Öffnungsverhalten der Naturumlaufventile als Logikbaustein nachgebildet. Zur Simulation der Reaktorschnellabschaltung wird ein vereinfachtes Reaktorschutzsystem modelliert.

Die Modellierung wird mit einer stationären und transienten Simulation überprüft. Das Anlagenmodell gibt Referenzwerte gut wieder und verhält sich plausibel. Abschließend sind zwei Störfallsimulationen mit einem teilweisen blockierten Kernkanal durchgeführt worden.