Modellierung der Wechselwirkung zwischen Corium und RDB-Stahl im Rahmen von Schmelzerückhaltungsszenarien

Bei einem schweren Störfall mit anschließender Schmelzeverlagerung in das untere Plenum stellt der Reaktordruckbehälter die letzte Sicherheitsbarriere vor einer direkten Belastung des Containments dar. Für eine genauere Einordnung der Vorgänge und Phänomene in diesem Szenario wurden von der EU bzw. der OECD finanzierte Experimente zum Behälterversagen durch Kriechbruch durchgeführt.
Am FZR wurden Modelle entwickelt, die sowohl die Temperaturfeldberechnung als auch die viskoplastische Mechanik des RDB umfassen und geeignet sind, den Versagensmodus und die Versagenszeit des Behälters zu ermitteln. Die Validierung der Modelle erfolgte an Hand von Voraus- und Nachrechnungen zu den Experimenten. Ein Schwerpunkt der Modellierung von prototypischen LWR-Szenarien ist die Berücksichtigung der thermo-chemischen Wechselwirkung der Coriumschmelze mit der RDB-Wand.
Im Rahmen der METCOR-Experimente am Alexandrov-Research Institute (NITI) in Sosnovy Bor wird die Schmelze-Metall-Wechselwirkung im kleinen Maßstab untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ablation des Stahls je nach Zusammensetzung der Schmelze durch Bildung von Eutektika schon deutlich unterhalb der Schmelztemperatur des Stahls einsetzt. Entsprechende Abschmelzmodelle sind in die Finite-Elemente-Modelle zur Simulation der Schmelzerückhaltungsszenarien integriert worden. Die Anwendung dieser Modelle führt zu deutlich reduzierten Restwanddicken.