Das Projekt "Modellierung der spaeten Stoerfallphasen und der Uebergaenge in Kess-III/Integration in den Systemcode Athlet-Cd" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme durchgeführt. Der Antrag betrifft ein Anschlussvorhaben zum laufenden BMFT-gefoerderten Vorhaben BMFT 1500 750A. Zur Ertuechtigung des Systemcodes Athlet-Cd fuer auslegungsueberschreitende Stoerfaelle in LWR mit Kernschmelzen werden im Kess-III-System (Entwicklungs- und Testumgebung) detaillierte Modelle des Kernverhaltens erstellt und danach in Athlet-Cd integriert. Der Schwerpunkt des Anschlussvorhabens soll auf dem Ausbau der Spaetphasenmodelle (Schmelzverhalten im Kern bei fortschreitender Kernzerstoerung, Verlagerung im unteren Plenum als Schmelzstrahlen, Bildung von Partikelschuettungen und deren Verhalten im Kontakt mit dem RDB-Boden) und deren Integration in kontinuierlichem Ablauf (in z.T. vereinfachter Version) in Athlet-Cd liegen. Zusaetzlich zu den erwaehnten Hauptmodellen der Spaetphasenphaenomene sind Beschreibungen fuer die Uebergangsprozesse zu formulieren. Dies gilt auch fuer den Uebergang von den Fruehphasen- zu den Spaetphasenphaenomenen. Die Verifikation der Modelle im Kess-III- und Athlet-Cd-Rahmen soll fortgesetzt werden. In diesem Zusammenhang sind auch Modellueberarbeitungen durchzufuehren.
Das Projekt "Dampf- und Gasstroemungen in RDB und heissem Strang bei schweren LWR-Stoerfaellen: Abschliessende Arbeiten zur Entwicklung und Verifikation des Frecon-Codes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme durchgeführt. Der Code Frecon beschreibt die Stroemung im Dampf/Gas-Bereich des RDB waehrend der Kernausdampfung. Daran gekoppelt ist ein separates Modell des heissen Strangs (HS) auf der Basis von Athlet. Grossraeumige, durch Naturkonvektion bedingte Zirkulationstroemungen im RDB und zwischen RDB und HS werden berechnet und bestimmen Waerme- und Gastransport. Frecon dient fuer diese spezielle Problemstellung als Ueberpruefungs- und Kalibrierungsinstrument zu Athlet-Cd. Eine Grundlage hierfuer ist die Verifikation ueber die Stufenfolge von Modellexperimenten am IKE, reaktorbezogenen Westinghouse-Experimenten und Untersuchungen zu TMI-2. Die Frecon-Entwicklung soll in diesem Vorhaben zum Abschluss gebracht werden, so dass ein abgesichertes Instrument fuer detaillierte Stroemungsanalysen zur Verfuegung steht. Im Vordergrund steht hierbei die Verifikation, insbesondere im Rahmen der Stufenfolge weitere Ueberpruefungen zu Strukturvariationen, zur Gasmischung und zur Wechselwirkung mit dem HS. Zusaetzlich werden Voraus- bzw Nachrechnungen der UPTF-Tram-D-Versuche zur Verifikation herangezogen. Die Vorausrechnungen sollen der Versuchsauslegung in Anlehnung an Reaktorbedingungen dienen.
Das Projekt "Teilprojekt: Übertragung der CFD-Wandsiedemodelle zur Anwendung in Lumped Parameter-Codes zur Beurteilung der RDB-Außenkühlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Ingenieurwissenschaften, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft durchgeführt. Siedephänomene beeinflussen entscheidend den Wärmeübergang von heißen Oberflächen, z.B. Brennstaboberflächen oder Reaktordruckbehälter, in das Kühlmittel. Sie sind deshalb von herausragender sicherheitstechnischer Bedeutung. Die zuverlässige theoretische Beschreibung der Siedevorgänge, der dieses Projekt gewidmet ist, leistet einen unmittelbaren Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit von Kernkraftwerken. Ziel des Vorhabens ist ausgehend von der Verbesserung der CFD-Modellierung von Siedevorgängen an beheizten Oberflächen bis hin zur Siedekrise im Verbundprojekt die Modellierung der Reaktordruckbehälter-Außenkühlung für Systemcodes wie z.B. ATHLET-CD. Weltweit werden Forschungsarbeiten im Bereich der RDB-Außenkühlung durchgeführt, die neben experimentellen Arbeiten auch die Entwicklung von Siedemodellen beinhalteten. Diese Modelle werden durch RUB-LEE verfügbar gemacht und mit dem Schwerpunkt der Nutzbarkeit in Systemcodes analysiert und bewertet. Hierbei sollen insbesondere Fragen der Kopplung von Wandsiedemodellen mit Ansätzen zur Wärmeleitung untersucht werden. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse ist die Übertragbarkeit der für CFD-Codes entwickelten Siedemodelle für Anwendung in Systemcodes zu analysieren und zu bewerten. Hierauf aufbauend soll ein Modell zur RDB-Außenkühlung für einen Systemcode entwickelt und in den Code implementiert werden. Schließlich sind die entwickelten Modelle anhand verfügbarer Daten oder Experimente zu validieren. Die Übertragung der CFD-Modellierung des Wandsiedens bzw. der RDB-Außenkühlung auf ein Modell für Systemcodes ermöglicht eine möglichst realitätsnahe Beschreibung des Anlagenverhaltens in der späten Ex-Vessel Phase eines schweren Unfalls und hilft somit den zur Verfügung stehenden Zeitraum vor dem Versagen des RDB genauer zu ermitteln.
Das Projekt "Externe Validation des Programmsystems ATHLET-CD anhand der Nachrechnung von ausgewaehlten Buendelversuchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik durchgeführt. Das Programmsystem ATHLET-CD simuliert den Verlauf schwerer Stoerfaelle bei Leichtwasserreaktoren. Den Schwerpunkt bildet das Verhalten der Spaltzonenstrukturen unter Kernschmelzbedingungen. Ziel ist ein hoher Detaillierungsgrad bei der Modellierung physikalischer Phaenomene. Die Ueberpruefung der Modelle und deren Anwendungsbereiche erfordert zahlreiche Validationsrechnungen. Die externe Validation, die mit den beantragten Vorhaben an der TU Dresden und der Ruhr-Universitaet Bochum beginnen soll, hat die Nachrechnung von Buendelversuchen zum Inhalt. In Absprache mit den Programmentwicklern GRS und IKE der Universitaet Stuttgart wurden fuer das Vorhaben der TU Dresden die Buendeltests CORA-5k, Phebus SFD-AIC, CORA-31, CORA-28, PBF SFD 1.4 und ACRR MP1 & MP2 ausgewaehlt.
Das Projekt "Kühlbarkeit im Rahmen von Kernschmelzunfällen bei Leichtwasserreaktoren - Modellentwicklung und Validierung für ATHLET-CD und ASTEC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme durchgeführt. Die Entwicklung und Validierung von Modellen für den deutschen Systemcode ATHLET-CD zur Beschreibung der Vorgänge bei auslegungsüberschreitenden Störfällen soll fortgesetzt werden. Damit sollen umfassende Sicherheitsanalysen mit weitgehend mechanistischer Beschreibung der Vorgänge auch bei fortgeschrittenem Kernschmelzen ermöglicht werden, die fundierte Einschätzungen zu Kühlungs- und Accident-Management-Optionen in jeder Phase erlauben. Mit dem erreichten Modellstand in ATHLET-CD sind Analysen zur Kühlbarkeit durchzuführen, um Entscheidungspunkte zu erarbeiten, die abhängig vom Szenario eine Stabilisierung durch Kühlung oder ein Fortschreiten des Unfalls ergeben. Der Modul MEWA, der in ATHLET-CD die Vorgänge in einem schwer zerstörten Kern beschreibt, soll auf die Modellierung der Prozesse im unteren Plenum ausgeweitet werden. Hierzu ist die Erweiterung des Schmelzesee-Modells und dessen Ankopplung an die Druckbehälterwand vorgesehen. Die Anbindung von MEWA an die ATHLET-CD-Thermofluiddynamik soll verbessert werden. Die Validierung ist anhand neuer Experimente und vergleichender Untersuchungen fortzusetzen, die im Rahmen des europäischen Netzwerks SARNET-2 stattfinden. Für den europäischen Integralcode ASTEC sollen Beiträge durch die Nutzung der für ATHLET-CD entwickelten Modelle geleistet werden, insbesondere ist für das Schmelzeverhalten im unteren Plenum eines Siedewasserreaktors ein Modell mit Berücksichtigung der Führungsrohre für den Steuerstabantrieb zu erarbeiten.
Das Projekt "Validierung des Rechenprogrammsystems ATHLET/ATHLET-CD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Validierung der Rechenprogramme ATHLET und ATHLET-CD anhand von Ergebnissen aus nationalen und internationalen Einzeleffekt- und Integralexperimenten. Dieses Validierungsvorhaben laeuft parallel zu den Entwicklungsvorhaben fuer ATHLET (RS 1074) und ATHLET-CD (RS 1081).
Das Projekt "Externe Validierung und Analyse ausgewählter Modelle der Störfallanalysecodes ASTEC, ATHLET und ATHLET-CD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Ingenieurwissenschaften, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die externe Validierung und Analyse der drei Störfallanalysecodes ATHLET (Analysis of Thermal-hydraulics of Leaks and Transients), ATHLET-CD (Analysis of Thermal-hydraulics of Leaks and Transients - Core Degradation) und ASTEC (Accident Source Term Evolution Code) hinsichtlich der Modellierung ausgewählter Phänomene. Aus den Analysen und Validierungsarbeiten werden die Gültigkeit der Modelle analysiert und bewertet, sowie durch die Anwendung dreier Codes in einen vergleichbaren Kontext gestellt. Mit ATHLET sollen Druckstöße, wie sie z.B. beim schnellen Schließen von Ventilen in Leitungen auftreten könnten, untersucht werden. ATHLET-CD und ASTEC bieten die Möglichkeit Kernzerstörungsphänomene zu simulieren. Hier soll mit ATHLET-CD die Kernzerstörung in Druckwasserreaktoren (DWR), mit ASTEC in Siedewasserreaktoren (SWR), anhand geeigneter Experimente oder Unfälle analysiert und bewertet werden. Von besonderem Interesse sind dabei das Oxidationsverhalten der Brennstäbe, die einsetzende strukturelle Zerstörung, auch hinsichtlich der Verlagerung, sowie das Verhalten während des Wiederflutens (teilweiser) zerstörter Strukturen. Vergleichsrechnungen zwischen ASTEC und ATHLET-CD zur Abbildung SWR-typischer Phänomene unterstützen die Analyse der ASTEC-Modellbasis. Zudem wird an Benchmarkrechnungen teilgenommen und es werden Simulationen aktueller Versuche durchgeführt.
Das Projekt "Externe Validierung und Analyse des Integralcodes ASTEC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Ingenieurwissenschaften, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft durchgeführt. Ziel ist die Modellanalyse und Bewertung des Integralcodes ASTEC durch vertiefte externe Validierung anhand ausgewählter Experimente sowie einen Vergleich mit den jeweiligen Simulationsergebnissen der Codes COCOSYS bzw. ATHLET-CD. Die Aufarbeitung der Experimente und Messwerte ist bereits erfolgt. Die Simulationsrechnungen im In-Vessel-Bereich behandeln Phänomene zum Boil-off, Quenchen und zur B4C-Oxidation, die im Ex-Vessel-Bereich zur Thermohydraulik, Aerosolabbau, H2-Verteilung und -Deflagration, Sprühen sowie zum SWR-Blow-Down. Auf Basis der Modellanalyse und übergeordneten Bewertung des Programms erfolgt die Beurteilung des spezifischen Entwicklungspotentials. Durch die Verbreiterung der ASTEC-Validierungsmatrix ergibt sich infolge neuer Erkenntnisse eine Stützung des Qualitätsnachweises, wobei u. a. auch Anforderungen externer Nutzer hinsichtlich der Handhabung aufgezeigt werden. Durch die kontinuierliche Dokumentation der Ergebnisse stehen diese den Code-Entwicklern und -Anwendern umgehend zur Verfügung.
Das Projekt "Vergleichende Bewertung von Programmsystemen zur Simulation schwerer Stoerfaelle. Beitraege zur ATHLET-SA-Codeentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XIII für Maschinenbau, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Nukleare und Neue Energiesysteme durchgeführt. Weltweit werden verschiedene Programmsysteme zur Beschreibung des Ablaufs und des Umfangs schwerer Stoerfaelle bei Leichtwasserreaktoren entwickelt. In der Bundesrepublik Deutschland wird hierzu ein Beitrag im Rahmen der ATHLET-SA-Entwicklung geleistet. Im Rahmen des vorliegenden Vorhabens sollen die wichtigsten zur Zeit existierenden Programme, dh ATHLET-SA, RELAP-SCDAP, CATHARE-ICARE und MELCOR an der Ruhr-Universitaet Bochum verfuegbar gemacht und fuer Test- und Vergleichsrechnungen an ausgewaehlten Versuchen (insbesondere des CORA-Versuchsprogrammes des Kernforschungszentrums Karlsruhe) sowie fuer Reaktorgeometrien eingesetzt werden. Zweck des Vorhabens ist es, ueber die dreijaehrige Laufzeit hinweg Status und Entwicklung der oben genannten Programme bezueglich Struktur, Datenverarbeitung und physikalischen Inhalts (Modellkonzeption) zu verfolgen, vergleichend zu bewerten und daraus laufend adaequate Beitraege, insbesondere fuer die deutsche Codeentwicklung auf diesem Sektor (ATHLER-SA) sowie fuer Versuche (zum Beispiel CORA-Programm) zu erarbeiten und verfuegbar zu machen.
Das Projekt "Validierung und Interpretation der ATHLET-CD Modellbasis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Ingenieurwissenschaften, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die weiterführende und vertiefte externe Validierung und Interpretation der ATHLET-CD Modellbasis durch Anwendung auf ausgewählte Experimente. Dabei konzentrieren sich die Arbeiten auf die Validierung der Modellbasis zur Beschreibung des Spaltproduktverhaltens während eines auslegungsüberschreitenden Störfalls sowie die Modellierung von Kernkomponenten von SWR- und VVER-Reaktoren wobei besonders deren Einfluss auf die Wasserstofferzeugung und eventuelle Schmelzebildung beim Wiederfluten untersucht werden soll. Weiterhin wird die Übertragbarkeit der Modellbasis zur Anwendung auf Reaktorrechnungen analysiert. Neben der Validierung liegt das Hauptaugenmerk des Vorhabens auf der Interpretation der implementierten Modellbasis, so dass die Modellbasis zur Beschreibung der hier untersuchten Phänomene ausführlich analysiert und bewertet wird. Zur Analyse und Bewertung der Modellbasis werden Simulationsrechnungen von relevanten Experimenten - darunter Versuche aus der PHEBUS-, der CORA-, der QUENCH- und der PARAMETER-Versuchsreihe - durchgeführt. Zudem wird der Kernschmelzunfall im Kernkraftwerk TMI-2 simuliert. Die Simulationsergebnisse werden anhand der experimentellen Daten validiert und mit den Ergebnissen vorheriger Programmversionen verglichen. Die erzielten Ergebnisse werden in Technischen Fachberichten und zudem im Rahmen der Halbjahres- und Jahresberichte sowie des Abschlussberichts des Vorhabens dokumentiert.
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