Das Projekt "Externe Validierung und Analyse ausgewählter Modelle der Störfallanalysecodes ASTEC, ATHLET und ATHLET-CD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-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 "Validierung und Verifikation der Rechenprogramme COCOSYS und ASTEC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Umfassende Sicherheitsanalysen von Stör- und Unfallabläufen in Kernkraftwerken erfordern Rechenprogramme, die unter Berücksichtigung des aktuellen Standes von Wissenschaft & Technik eine möglichst realitätsnahe und verlässliche Simulation der Abläufe und der sich einstellenden Zustände in der Anlage erlauben. Zielsetzung des aktuellen Vorhabens ist es, den GRS-Systemcode COCOSYS ('Containment Code System') und den deutsch-französischen Integralcode ASTEC ('Accident Source Term Evaluation Code') weiter zu validieren, aktuelle Versuchsprogramme (hier insbesondere die THAI-Anlage bei Becker Technologies GmbH) zu begleiten sowie die Anwendbarkeit der Simulationskette ATHLET-CD ('Analysis of Thermal-hydraulics of Leaks and Transients-Core Degradation') für Kern und Kühlkreislauf und COCOSYS für das Containment auch für die Phase nach Reaktordruckbehälter(RDB)-Versagen zu verifizieren. Die folgenden Arbeiten werden durchgeführt: Validierung von weiterentwickelten und neuen COCOSYS-Modellen sowie die Begleitung von Experimenten (AP1). Im Mittelpunkt steht dabei die aktuelle COCOSYS-Entwicklung zur Umstrukturierung des Moduls für das Aerosol- und Spaltproduktverhalten (AFP - 'Aerosol and Fission Product Module'). Verifizierung von COCOSYS durch Anlagenrechnungen (AP2). Die Arbeiten beinhalten die Analyse der vollständigen Simulationskette mittels gekoppelter ATHLET-CD und COCOSYS Rechnungen, einschließlich der Phase nach RDB-Versagen. Weitere Arbeitspunkte betreffen Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalysen mit COCOSYS (AP3). Darin wird die GRS-Methode mittels des Programms SUSA auf die COCOSYS Module für die Jod- und Aerosolmodellierung sowie die Schmelze-Beton-Wechselwirkung nach RDB-Versagen angewendet. AP4 beinhaltet internationale Aktivitäten. Dazu zählen insbesondere die Begleitung experimenteller Programme der OECD/NEA (THAI -'Thermal-hydraulics, Hydrogen, Aerosols, and Iodine', BIP -'Behaviour of Iodine Project', STEM -'Source Term Evaluation and Mitigation') sowie die Fortführung der Beteiligung am laufenden EU-Vorhaben CESAM (Code for European Severe Accident Management'), das zudem von der GRS auch koordiniert wird. Der AP 5 beinhaltet im Sinne einer Validierung die regelmäßige Durchführung des Regressionstestens und exemplarischer Anwendungsrechnungen zur Sicherstellung konsistenter Ergebnisse und Vermeidung unerwünschter Seiteneffekte bei bereits getesteten Teilen von COCOSYS. Die Qualitätssicherung wir in AP6 sichergestellt. Dazu zählen neben dem User Support z. B. durch Organisation von Workshops auch die Dokumentation sowie deren Aktualisierung. Hier sind Benutzer-Handbücher, Referenz-Handbücher sowie Nutzer-Empfehlungen zu nennen.
Das Projekt "Weiterentwicklung des Rechenprogrammes ATHLET-CD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel der Weiterentwicklung des Rechenprogrammes ATHLET-CD ist es, die Anwendbarkeit zu verbessern, um vollständige Unfallsequenzen zuverlässig durchzurechnen. Die Rechengeschwindigkeit aller Module (z. B. MEWA) soll nur durch die Variabilität der modellierten Prozesse begrenzt sein, so dass das Programm auch für PSA-Rechnungen uneingeschränkt nutzbar ist. Weiterhin sollen auch Parameterstudien ermöglicht werden, was eine wesentliche Voraussetzung für eine hinreichende Aussagekraft der Ergebnisse ist. Die Arbeiten zur Anpassung an den aktuellen Stand der Modellierung auf dem Gebiet der schweren Störfälle beinhalten die umfassende Auswertung aller kürzlich abgeschlossenen bzw. noch laufenden Experimente. Die Anwender verfügen so über ein vollwertiges und einsatzbereites Werkzeug, dessen Wert und Aussagekraft durch sein Verhältnis zum aktuellen Stand der Forschung bestimmt wird. Modelle zur Kernzerstörung und Kühlbarkeit von Schmelze im unteren Plenum sollen aktualisiert werden. Korrelationen zur Berechnung der Kühlbarkeit von Schüttelbetten im unteren Plenum sollen erstellt, MEWA erweitert, MASCA und RASPLAV Experimente ausgewertet, experimentelle Ergebnisse zur eutektischen Wechselwirkung zwischen der Wand des Reaktordruckbehälters und der Schmelze übernommen bzw. die Wärmestrahlung vom Schmelzepool im unteren Plenum zu den metallischen Strukturen innerhalb des Reaktordruckbehälter modelliert werden. Die Rechenstabilität aller Phasen einer schweren Störfallsequenz wird durch Einbau einer stabilisierten Schnittstelle für externe Modelle bzw. Ermittlung von Instabilitäten und Schrittweitenreduktionen, die Rechengeschwindigkeit durch Parallelisierung der Einzelmodule erhöht. Anlagen- und prozessspezifische Erweiterungen beinhalten die Nutzung vorhandener Nodalisierungsmöglichkeiten und die Erstellung/Anpassung anlagenspezifischer Datensätze, Verlagerungsmodelle, Modelle für prototypische Geometrien und zur Simulation von Brennelementlagerbecken.
Das Projekt "Validierung und Interpretation der ATHLET-CD Modellbasis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-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.
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 "Teilprojekt: Übertragung der CFD-Wandsiedemodelle zur Anwendung in Lumped Parameter-Codes zur Beurteilung der RDB-Außenkühlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-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 Validierung und Analyse des Integralcodes ASTEC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-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 "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 "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.
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