Contact

Carsten Brachem
Experimental Thermal Fluid Dynamics
c.brachemAthzdr.de

Prof. Dr. Uwe Hampel
Head Experimental Thermal Fluid Dynamics
u.hampel@hzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2772
Fax: 12772, 2383

Nichtinvasive Zustandsüberwachung von Kernreaktoren

Störfälle mit Mehrfachversagen von Sicherheitssystemen in Leichtwasserreaktoren können zu einem signifikanten Füllstandsabfall im Reaktor und letztendlich zu einer Kernaufheizung und Kernschmelze führen. Für die Einleitung von Notfallmaßnahmen ist es wichtig, den Füllstandsabfall und den Beginn der Kernschmelze zu erkennen, auch für den Fall, dass die betriebliche Instrumentierung nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung steht. Ein Beispiel dafür sind die Unfälle im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi im März 2011, bei denen der Zustand der Kerne für lange Zeit weitestgehend unbekannt war.
Eine mögliche Lösung liegt in der Entwicklung eines Verfahrens zur Detektion der Füllstandsabsenkung und des Einsetzens der Kernschmelze mittels nichtinvasiver Messung der Gammastrahlungsverteilung an der RDB-Außenseite.



In einem Verbundvorhaben mit der Hochschule Zittau/Görlitz soll ein solches Messsystem entwickelt werden. Am HZDR werden dazu Monte-Carlo-Simulationen durchgeführt. Diese Simulationen sollen über das Strahlenfeld außerhalb des Reaktordruckbehälters in verschiedenen Zuständen Aufschluss geben, wobei die untersuchten Zustände den Normalbetrieb, das Absenken des Füllstandes und diverse Kernschmelze-Szenarien beinhalten. Weitere Berechnungen werden unternommen, um die Aktivierung des RDBs und die Verteilung von Spaltprodukten zu bestimmen. Aus den Ergebnissen soll dann die bestmögliche Instrumentierung für den Detektor abgeleitet werden.


Monte Carlo-Ergebnisse

Mit einem vereinfachten Reaktormodell wurde für verschiedene Kernzustände die Gammafluenz außerhalb des Reaktordruckbehälters bestimmt, wobei Hintergrundstrahlung, z.B. durch Aktivierung des RDB, nicht berücksichtigt wurde. Sowohl Füllstandsänderungen als auch Kernschmelze bewirken eine sichtbare Veränderungen der Gammafluenz.


Förderung

Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung; „Nichtinvasive Zustandüberwachung von Kernreaktoren zur Detektion von Füllstandsänderungen und der Deformation des Kern, Teilthema des FuE-Programms: Grundlagenforschung Energie 2020+“ (FKZ: 02NUK018B).


Kooperationen

Hochschule Zittau/Görlitz ― Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik (IPM) ― Fachgebiet Messtechnik/ Prozessautomatisierung



Contact

Carsten Brachem
Experimental Thermal Fluid Dynamics
c.brachemAthzdr.de

Prof. Dr. Uwe Hampel
Head Experimental Thermal Fluid Dynamics
u.hampel@hzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2772
Fax: 12772, 2383