completed Doctorates & Habilitations
Filter: Field Engineering Sciences, Faculty of Mechanical Science and Engineering, Theses, Dissertation & Habilitation
Untersuchungen zur Borflüchtigkeit bei der Einspeisung von Bor inSWR-Brennelemente bei transienten Kernzuständen
Art der Abschlussarbeit
Dissertation
Autoren
- Böhlke, Steffen
Betreuer
- Prof. Dr.-Ing. habil. Antonio Hurtado
- Dr.-Ing. Christoph Schuster
Abstract
In Siedewasserreaktoren ist ein Boreinspeisesystem diversitär wirkend zurrnReaktorschnellabschaltung installiert. Dieses System garantiert, dass der Reaktorrnbeim Versagen des Schnellabschaltesystems in einen unterkritischen Zustand überführtrnwerden kann. Der aufgrund der Nachzerfallsleistung entweichende Dampf trägtrnjedoch ständig einen Teil des eingespeisten Bors in Form von Borsäure mit sich. Darndieser Prozess bisher nicht quantifiziert wurde, ist somit das Eintreten einer Rekrititkalitätrnwährend der Transiente ohne weitere Untersuchungen nicht auszuschließen.rnIn der vorliegenden Arbeit erfolgt die Erstellung einer fundierten Datenbasis zurrnQuantifizierung des Borverlusts an verschiedenen Betriebspunkten. Dazu stehenrnnach vorheriger Konstruktion und Inbetriebnahme zwei Versuchsanlagen zur Verfügung,rnein Versuchsautoklav und der Siedewasserreaktor-Simulator BORAN. Das inrndiesen Versuchsanlagen enthaltene und als Kühlmedium fungierende entionisierternWasser wird wie bei einem Siedewasserreaktor mit einer hochkonzentrierten Lösungrnder Borverbindung Dinatrium-Pentaborat-Dekahydrat versetzt. Für weiterführendernUntersuchungen findet auch Borsäure Verwendung. Die Bestimmung des Borgehaltsrnder Kondensate des entwichenen Dampfes erfolgt mit Massenspektrometrie mit induktivrngekoppeltem Plasma (ICP-MS). Die durch Variation von Borkonzentration,rnTemperatur, pH-Wert und Volumendampfgehalt erzeugten Messdaten fließen in einemrnFlüchtigkeitsmodell in Form einer empirischen Gleichung zusammen, welches inrnden Thermohydraulikcode ATHLET implementiert wird.rnExperimente am SWR-Simulator BORAN und entsprechende Rechnungen mitrndem modifizierten Code ATHLET von Langzeit-Deborierungstransienten bei unterschiedlichenrnRandbedingungen bestätigen das Flüchtigkeitsmodell. Gleichzeitig erfolgtrnmittels dieser Experimente die Validierung des Modells im ATHLET mit hinreichenderrnGenauigkeit. Mit den Ergebnissen aus Rechnungen und Experimenten wirdrndas Boreinspeisesystem in seiner aktuellen Konfiguration bewertet und mit zukünftigenrnKonzepten verglichen. Schlussendlich erfolgt der Nachweis, dass die Funktionalitätrndes Boreinspeisesystem aus dem Blickwinkel der durchgeführten Analysen, trotzrnder nachgewiesenen Borflüchtigkeit, die Forderungen der KTA 3103 erfüllt und aufgrundrnder nachgewiesenen Borflüchtigkeit binnen den ersten beiden Stunden derrnTransiente keine Rekritikalität verursacht wird.rn
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Sicherheit von Siedewasserreaktoren
Zugeordnete Forschungsprojekte
- Analyse der Reaktivitätswirksamkeit der Einspeisung von Bor
Schlagwörter
SWR, Borvergiftung
Berichtsjahr
2010
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