„Entwicklung des Modells eines Brennelement-Lagerbeckens basierend auf dem Modellansatz des porösen Körpers“

Am Institut für Fluiddynamik des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf werden CFD-Methoden entwickelt und angewandt, um die Entwicklung der Staboberflächentemperaturen von Brennelementen für  den Fall des Ausdampfens oder Leerlaufens von Lagerbecken zu ermitteln. Ziel der Untersuchungen ist es u.a., etwaige globale Zirkulationsströmungen zu identifizieren und deren  Rückwirkung auf die Kühlbarkeit einzelner Brennelemente zu untersuchen. Betrachtet werden unterschiedliche Beladungszustände wie z.B. Abstand der Brennelemente, teilweise Beladung oder Beladung mit Brennelementen unterschiedlichen Alters, d.h. unterschiedlicher Energiefreisetzung. Die Anwendung von CFD ist für dieses Problem grundsätzlich möglich, jedoch übersteigt die geometrische Auflösung der einzelnen Kühlkanäle in den Brennelementen das Maß an realisierbarem Aufwand. Es wird eine räumliche Mittelung vorgenommen, indem die Brennelemente als poröse Körper modelliert werden. Der Wärmeübergang an das Kühlmedium und der Strömungsdruckverlust werden durch geeignete Korrelationen abgebildet. Kleinskalige Simulationen am Institut für Fluiddynamik der TU Dresden helfen dabei, das Modell entsprechend zu parametrieren. Die experimentellen Untersuchungen an den anderen beteiligten Forschungseinrichtungen bilden die Validierungsgrundlage.