Reaktorsicherheitsforschung

Für die Bewertung von Störfallszenarien in kerntechnischen Anlagen sowie die Validierung von Störfall-Rechencodes sind experimentelle Untersuchungen bei anlagennahen thermofluiddynamischen Parameter erforderlich. Solche Experimente werden an der TOPFLOW-Anlage durchgeführt. Darüber hinaus werden Fragestellung zur Funktionsfähigkeit und Sicherheit innovativer passiver Kühlsysteme sowie zu fortgeschrittener Instrumentierung zur Überwachung von Reaktoranlagen und Abfallbehältern entwickelt.

Thermo­fluiddynamik bei Thermo­schock unter Druck

Bei der Einspei­sung von kaltem Notkühlwasser in die Hauptkühllei­tung eines Kernreaktors treten aufgrund der Temperaturunterschiede lokal hohe thermomechanische Beanspruchungen auf. In einer experimentellen Studie wurden die Wärme -und Phasenwechsel­übergänge analysiert und im Rahmen numerischer Validie­rungs­daten bereitgestellt.

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Siedeprozesse und Siedekrise

In einem Verbund mit mehreren Projektpartner aus Wissen­schaft und Industrie wird der Übergang vom Blasensieden zur Siedekrise sowohl mit experimentellen als auch numerischen Methoden erforscht. Die numerische Beschrei­bung umfasst dabei die Modellie­rung der Entwick­lung der Gasphase, der Blasengrößen­vertei­lung und des Wärme­übergangs nahe der KHB mit einem Euler‑Euler Zweiphasenansatz.

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Wärme­übertrager für passive Kühlsysteme

Die Lage­rung von Brennelementen in Wasserbecken, welche mit Hilfe von Pumpen aktiv gekühlt werden, ist übliche Praxis in Kernkraftwerken. Ein viel­versprechen­der Ansatz zur Erhöhung der Sicherheit von Kraftwerken stellen zweiphasige, passive Wärme­übertra­gungs­systeme für die Küh­lung dar.

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Kondensations­phänomene in geneigten Rohren

Einem störfallbedingten Absinken des Füllstandes im Reaktordruckbehäl­ter soll durch ein passives Notkondensations­system gegengewirkt werden. In den leicht geneigten Kondensations­rohren auftretende Strömungs­formen und Phasen­vertei­lungen wurden ­mittels eines bildgebenden Tomographiesystems aufgeklärt und der Wärmedurchgang mit einer eigens entwickelten Sonde gemessen

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Analysen zur Gefährdung bei Zinkborat-Ablage­rungen im Reaktorkern

Maßnahmen zur langfristigen Aufrechterhal­tung der Kernküh­lung bei Ausle­gungs­störfällen sind integraler Bestandteil des Sicherheits­konzeptes von Kernkraftwerken weltweit. Im Falle von Kühl­mittel­verluststörfällen in Druckwasserreaktoren wird das aus dem Leck im Primär­kreislauf austretende Kühlwasser im Reaktorsumpf gesammelt und während des Sumpfumwälzbetriebes über Notkühlpumpen in den Kühl­kreislauf zurückgeführt.

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Sicherheit der Nasslager für abgebrannte Brennelemente

Im Rahmen des Projekts werden die thermohydraulischen Prozesse während des Ausdampfvorgangs von Wasser im Lagerbecken experimentell untersucht sowie modelliert. Dabei soll ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden Wärmetransportmechanismen und Einzeleffekte erlangt werden. Weiterhin sollen die Ergebnisse zur Abschätzung des zeitlichen Verlaufs von Wasserfüllstand und der Staboberflächentemperaturen infolge eines Störfalls dienen.

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Verhalten von Armaturen, Kreiselpumpen und Einlaufgeometrien bei Gasmitriss

Das For­schungs­projekt befasst sich mit der Analyse und Vorhersage des Verhaltens von sicherheits­relevanten Komponen­ten in Leichtwasserreaktoren unter kritischen Betriebsbedin­gungen. Ein Problem ist die mögliche Gasentnahme in Notkühlpumpen.

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Gegenstrombegrenzung bei Reflux-Condenser-Betrieb im heißen Strang eines Druckwasserreaktors

Während Notkühlszenarien können im heißen Strang von Druckwasserreak­tionen Gegenstrom von Dampf und Kondensat auftreten. Um Instabilitäten derartiger Strömungen zu simulieren wurden am HZDR grundlegende Experimente zur Gegenstrombegrenzung durchgeführt.

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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.

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Monitoring von Lagerbehältern für abgebrannte Brennelemente

Ohne eine Endlagerentscheidung müssen abgebrannte Brennelemente für längere Zeiträume an den Standorten der Kernkraftwerke zwischengelagert werden. Aus diesem Grund besteht ein Interesse an Methoden zur nichtinvasiven Feststel­lung des Zustands von Brennelementen in den Transport- und Lagerbehältern.

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