Wissenschaftliche Berichte - FZKA 5887

Abstract

In future Light Water Rectors special devices (core catchers) might be required to prevent containment failure by basement erosion after reactor pressure vessel meltthrough during a core meltdown accident. Quick freezing of the molten core masses is desirable to reduce release of radioactivity. Several concepts of core catcher devices have been proposed based on the spreading of corium melt onto flat surfaces with subsequent water cooling.

Therefore a series of experiments to investigate high temperature melt spreading on flat surfaces has been carried out using alumina-iron thermite melts as a simulant. The oxidic and metallic phases of the melt are separated and spread on different surfaces. The influence of a shallow water layer on the surface onto the spreading behaviour has also been studied.

KATS-3b was the first dry spreading test of a series of experiments which investigate the spreading phenomena of high temperature melts. It represents the dry reference case for the following wet spreading test, KATS-4. In this report all data of KATS-3b and KATS-4 are presented which are necessary for further analysis.

Simulationsexperimente zum Ausbreitungsverhalten von Kernschmelzen: KATS-3b und KATS-4

Zusammenfassung

Für zukünftige Leichtwasserreaktor-Kraftwerke werden spezielle Einbauten (Kernfänger) erforderlich sein, um das Containment-Versagen infolge von Erosion des Fundamentes bei einem Kernschmelzunfall zu verhindern. Die geschmolzenen Kernmassen sollen möglichst schnell in einen festen Zustand übergeführt werden, um die Freisetzung von radioaktivem Material zu reduzieren. Einige der vorgeschlagenen Kernfängerkonzepte beruhen auf dem Prinzip, die geschmolzenen Kernmassen auf ebenen Flächen zu verteilen und anschließend mit Wasser zu kühlen.

Es wurde deshalb eine Serie von Experimenten durchgeführt, um das Ausbreiten von Schmelzen mit hoher Temperatur auf ebenen Flächen zu untersuchen. Dabei wurde als Simulationsmaterial eine Thermitschmelze aus Aluminiumoxid und Eisen verwendet. Die oxidischen und metallischen Komponenten werden dabei getrennt und auf verschiedene Ausbreitungsflächen geleitet. Der Einfluß niedriger Wasserschichten auf den Flächen auf den Ausbreitungsprozeß wurde ebenfalls untersucht.

KATS-3b war das erste trockene Ausbreitungsexperiment in einer Serie von Experimenten zur Untersuchung des Ausbreitungsverhaltens. Es stellt auch den trockenen Referenzfall für den folgenden Test KATS-4 dar, bei dem die nasse Ausbreitung untersucht wurde. In diesem Bericht sind sämtliche Daten von KATS-3b und KATS-4 zusammengefaßt, die für weitere Analysen notwendig sind.