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Numerical Simulation of Coolant Mixing at the ROCOM Test Facility with CFX-4 and CFX-5 based on Complex Meshes
Höhne, T.;
Die Kühlmittelvermischung im Primärkreislauf von Druckwasserreaktoren (DWR) ist für zwei Klassen von hypothetischen Störfällen relevant: Borverdünnungsstörfälle und Kaltwassertransienten. Ausgehend von den Vermischungsphänomenen, die für diese Szenarien bedeutsam sind, wurde die Versuchsanlage ROCOM (Rossendorf Coolant Mixing Facility) konzipiert und aufgebaut. Die Untersuchung der Vermischung erfolgt anhand eines Tracers (verdünnte Salzlösung) und der Messung der Leitfähigkeit des Fluids. Die experimentellen Ergebnisse wurden auf Grundlage eines blockstrukturierten Gitters mit CFX-4 (450000 Nodes) bzw. eines unstrukturierten, tetraederbasierten Gitters mit CFX-5 (5 Mio. Tetraeder) unter Zuhilfenahme des k,e Turbulenzmodells nachgerechnet. Dabei mussten Einbauten im strukturierten Gitter mit Hilfe des Modells des porösen Körpers und Einführung von richtungsabhängigen Körperkräften modelliert werden, während im unstrukturierten Gitter die Geometrie komplett abgebildet werden konnte. Die Rechnungen wurden auf einem LINUX-Cluster im Parallelmode durchgeführt. Die Experimente an der ROCOM-Anlage zur stationären Kühlmittelzirkulation bei Betrieb aller Schleifen zeigen übereinstimmend mit den numerischen Berechnungen eine Beschränkung der Verteilung des eingespeisten Tracers am Kerneintritt überwiegend auf den Quadranten der mit dem Tracer beaufschlagten Schleife. Für turbulente Strömungen konnten die Berechnungscodes somit anhand von Experimenten validiert werden und steht für weitere Untersuchungen in der Reaktorsicherheitsforschung zur Verfügung. Die Ergebnisse der Experimente und CFD-Rechnungen fließen in ein Modul ein, welches in Computercodes für Störfallanalysen integriert wird. Über eine verbesserte Beschreibung der Vermischung wird dadurch eine realistische Störfallsimulation erreicht.
Keywords: Boron Dilution, CFD, Pressurized Water Reactor, Coolant Mixing
  • Lecture (Conference)
    NAFEMS Seminar: „Simulation of Complex Flows (CFD) – Application and Trends“, May 3 - 4, 2004, Niedernhausen/Wiesbaden, Germany
  • Contribution to proceedings
    NAFEMS Seminar: „Simulation of Complex Flows (CFD) – Application and Trends“, 03.-04.05.2004, Niedernhausen/Wiesbaden, Germany, Proceedings, S. 24

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