„Experimentelle und theoretische Untersuchung der Nachzerfallswärmeabfuhr von Brennelementen in ausdampfenden Nasslagern“
Inhaltsverzeichnis
Verbundprojekt „Sicherheit der Nasslager für abgebrannte Brennelemente:
Experimentelle Analyse, Modellbildung und Validierung für System- und CFD-Codes“ im Rahmen des BMBF Förderkonzeptes "Grundlagenforschung Energie 2020+"
Projektbeitrag „Experimentelle und theoretische Untersuchung der Nachzerfallswärmeabfuhr von Brennelementen in ausdampfenden Nasslagern“
(Förderkennzeichen: 02NUK027A)
| Projektleiter: | Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Lippmann |
| Verantwortlicher Mitarbeiter: |
Dr.-Ing. Christoph Schuster |
| Mitarbeiter: | Dipl.–Ing. Patrick Zedler |
| Laufzeit: | 10/2013 – 09/2019 |
| Finanzierung: | BMBF |
| Förderkennzeichen: | 02NUK027A |
Kurzbeschreibung
SINABEL 2013 – 2017
An der Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik der TU Dresden wurde im Rahmen des Verbundprojektes SINABEL die Versuchsanlage ALADIN (Analyse LAgerbeckenstörfall Durch INtegralexperiment) errichtet. ALADIN dient der Simulation von Störfallszenarien, die in einem realen Brennelementlagerbecken auftreten können. Die Szenarien Ausdampfen, Wasserblockade und Luftkühlung sind Gegenstand der Untersuchungen.
Um die thermischen Belastungen eines Siedewasserreaktor-Brennelementes während eines Störfalls im Brennelementlagerbecken experimentell untersuchen zu können, wurde das Brennelement und seine Umgebung im Maßstab 1:1 nachgebildet. Damit ist die strömungstechnische und thermische Ähnlichkeit zum realen Lagerbecken gewährleistet.
Der grundlegende Aufbau der Anlage ist in Abbildung 1 dargestellt.
Bis zum Ende des ersten Projektabschnitts (09/2017) fanden Simulationsexperimente mit unterschiedlicher Heizleistung und verschiedenen Distanzen zwischen Brennelement sowie Rand- und Eckelementen statt.
Ergänzend wurde die Versuchsanlage ALADIN mit dem Integralcode ATHLET modelliert und der Vergleich von experimentellen Daten und ATHLET-Simulationen durchgeführt.
Aufstockung 2017 – 2019
Die Versuchsanlage ALADIN wird um Einrichtungen zur Untersuchung gezielter Querüberströmung am Brennelementkopf und zum Einfluss einer Spraykühlung auf die Wärmeabfuhr aus dem Brennelement erweitert.
Zur gezielten Beeinflussung der Luftströmung am Austritt aus dem ALADIN-Kanal ist der Bau einer Überströmeinrichtung geplant. Die dortige Luftbewegung hat Einfluss darauf, ob kalte Luft im Gegenstrom zu heißen Gasen aus dem Stabbündel bis zu den Stäben oder Spalten zwischen den Brennelementen vordringen kann und so eine zusätzliche Kühlwirkung erzeugt. Der Überströmbereich ist mit einem Raster von Thermoelementen zu instrumentieren. Ein transparenter Aufbau soll die Visualisierung des Strömungsfeldes ermöglichen.
Die Errichtung eines Spraykühlungssytems zur Untersuchung des Temperaturfeldes im Stabbündel beim gezielten Einsprühen von Wassertropfen ist als anschließendes Experiment vorgesehen.
Das vorhandene ATHLET-Modell für ALADIN wird erweitert, um die Spraykühlung simulieren zu können.