Übersicht über die Experimente zur Kühlmittelvermischung an der Versuchsanlage ROCOM

• Kühlmittelvermischung bei stationärem Pumpenbetrieb

Dieses Strömungsregime ist durch einen zeitlich konstanter Kühlmittelmassenstrom in allen oder einem Teil der Kühlmittelschleifen und Auftreten einer Veränderung (Störung) der Temperatur oder der Borsäurekonzentration am Reaktoreintrittsstutzen einer der laufenden Schleifen gekennzeichnet. Szenarien dieser Art können sowohl bei Zwangsumlauf (arbeitenden Hauptkühlmittelpumpen) als auch bei Naturumlauf im Primärkreis auftreten. Ein typischer Fall für eine Temperaturstörung ist ein Leck in der Frischdampfleitung, bei dem sich das Kühlmittel in einer der Schleifen abkühlt und das kältere Wasser in den Reaktor gelangt, bevor die Hauptkühlmittelpumpen abgeschaltet werden.

• Start der ersten Hauptkühlmittelpumpe

Der unbeabsichtigte Anlauf einer Hauptkühlmittelpumpe bei Vorliegen von Kühlmittel mit abgesenkter Borsäurekonzentration in der entsprechenden Schleife, wobei die Deborierung beispielsweise durch eine Fehlfunktion des Zuspeisesystems bei abgeschaltetem Reaktor, ein Dampferzeugerheizrohrleck mit Überströmen von borfreiem Medium aus dem Sekundär- in den Primärkreislauf entstanden sein kann, ist der Hauptuntersuchungsgegenstand für transiente Strömungssituationen mit zeitlich veränderlichen Schleifendurchsätzen in einer oder mehreren Schleifen.

• Experimente zum Einfluss von Dichteunterschieden

Dichtedifferenzen zwischen dem eingespeistem Kühlmittel und dem Inventar des Primärkreislaufes können einen entscheidenden Einfluss auf den Verlauf von Kühlmittelverluststörfällen haben, insbesondere dadurch, dass das relativ kalte Notkühlwasser eine dichteinduzierte Stratifizierung hervorrufen kann. Durch diese Stratifizierung können hohe Temperaturgradienten und erhöhte thermische Spannungen in der Wand des Reaktordruckbehälters entstehen. Darüberhinaus kann es bei einer unbeabsichtigten Einspeisung von zu gering boriertem Notkühlwasser zu einer Borverdünnungstransiente kommen.

• Vermischung im oberen Plenum

Auf Grund unterschiedlicher Wärmefreisetzung in den einzelnen Brennelementen wird das Kühlmittel in den Brennelementen im stationären Reaktorbetrieb unterschiedlich stark aufgeheizt. Die daraus resultierenden Temperaturunterschiede werden beim Transport durch das obere Plenum nicht vollständig abgebaut. An der Versuchsanlage ROCOM wurde eine Versuchsserie durchgeführt, in der der Anteil und die Verteilung des Kühlmittels aus einzelnen Brennelementen im Querschnitt der verschiedenen Austrittsstutzen des Reaktordruckbehälters ermittelt wurden.

• Kühlmittelvermischung unter Naturumlaufbedingungen nach einem hypothetischen Störfall mit kleinem Leck

In Kühlmittelverluststörfällen besteht die Möglichkeit, der Ansammlung unterborierten Kühlmittels in den Schleifen, das dann unter bestimmten Bedingungen in Richtung Reaktor transportiert werden kann. Für ein solches Szenario wurden Experimente an der ROCOM-Anlage zur Vermischung dieses unterborierten Kühlmittels innerhalb des Reaktordruckbehälters durchgeführt. Spezielle Aufmerksamkeit wurde dabei der Vermischung im Downcomer der Versuchsanlage gewidmet, die mit einem Messgitter aus 64 Messpunkten über den Umfang und 32 Höhenschichten aufgezeichnet wurde. Die Randbedingungen für diese Vermischungsexperimente wurden aus thermohydraulischen Experimenten an der Versuchsanlage PKL bei AREVA in Erlangen abgeleitet.