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Nachrechnung der Oak Ridge Versuche (THTL) zur thermohydraulischen Instabilität

Hainoun, A.; Schaffrath, A.
Bis Mitte der 90er Jahre wurde in den USA an der Entwicklung eines Höchstflußreaktors (ANSR: Advanced Neutron Source Reactor) gearbeitet, dessen Neutronenfluß den der derzeit betriebenen Hochflußreaktoren (z.B. dem HFR in Grenoble) um mindestens eine Größenordnung übertreffen sollte. Der aus 15 kg hochangereichertem Uran bestehende Kern besaß eine Leistung von 330 MWth, ein Volumen von 67,5 l sowie eine Kernstandzeit von 17 Tagen.

Zur thermohydraulichen Auslegung der Brennelemente des ANSR wurde am Oak Ridge National Laboratory die THTL (Thermal Hydraulic Test Loop) Versuchsanlage aufgebaut. Die hierbei durchgeführten Experimente dienten dazu, die Auslegungsgrenzen gegen Einsatz von Strömungsinstabilität (THI) und Überschreitung der kritischen Heizflächenbelastung (DNB) im unterkühlten Siedebereich zu bestimmen. Die Experimente sind durch sehr hohe Wärmestromdichten (bis zu 1680 W/cm²) sowie Strömungsgeschwindigkeiten (bis zu 28 m/s) bei einem Systemdruck von 17 bar charakterisiert.

Im nachfolgenden Beitrag soll nun die Nachrechnung ausgewählter THTL-Experimente mit dem von der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) mbH entwickelten Thermohydraulikprogrammsystems ATHLET beschrieben. Dieses wurde hierzu um ein von Hainoun entwickeltes Modell zur Beschreibung der Dampfbildung beim unterkühlten Sieden erweitert und anhand der Nachrechnung von Experimenten zur Strömungsinstabilität und Voidverteilung im Bereich niedriger Drücke (kleiner 2 bar) und mäßiger Geschwindigkeiten (kleiner 5 m/s) validiert. Die hier vorgestellte Nachrechnung der THTL-Experimente stellt somit eine umfangreiche Ereiterung des Anwendungsbereiches dar. Zukünftig ist es somit möglich, mit ATHLET Sicherheitsanalysen für Hochflußreaktoren durchzuführen.

Keywords: Forschungsreaktoren, THTL-Experimente, Advanced Neutron Source Reactor, Oak Ridge National Laboratory, ATHLET, thermohydraulische Instabilität, kritische Heizflächenbelastung
  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai 2000, Tagungsbericht S. 523-529
  • Contribution to proceedings
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai 2000, Tagungsbericht S. 523-529

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-3116
Publ.-Id: 3116