Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6427
Analysis
of the OECD/NEA PWR Main Steam Line Break (MSLB) Benchmark Exercise 1 using the
RELAP5 Code with the Point Kinetics Option
V.
H. Sánchez-Espinoza, W. Hering, A. Knoll
Abstract
The
main purpose of the computational OECD/NEA Pressurized Water Reactor Main Steam
Line Break (PWR MSLB) Benchmark is the evaluation of the prediction capability
of advanced code systems by means of a code-to-code comparison.
The
postulated MSLB-transient is characterized by a strong non-symmetrical core
thermal behaviour due to the feedback between neutron kinetics and plant
thermal hydraulics. The analysis of such transients with pronounced spatial power
distortion represents a considerable challenge for advanced code systems.
The
transient is initiated by a double-ended break of one main steam line when the
reactor TMI-1 is operated at nominal power. The high heat removal through the
break leads to a strong cooldown of the primary coolant. Under such conditions
a power increase and a recriticality of the core despite scram can not be
excluded due to the negative reactivity coefficients.
The
MSLB-Benchmark enfolds three exercises as follows: Exercise 1: integral plant
simulation with best-estimate codes using point kinetics, Exercise 2:
multidimensional simulation of the core for given initial and boundary
conditions, and Exercise 3: integral plant simulation with coupled,
best-estimate codes using 3D-neutron kinetics models.
Das
Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) and Framatome Advanced Nuclear Power/Erlangen
(former Siemens/KWU) participated on the MSLB-Benchmark with the code system
RELAP5/MOD3.2 for the Exercise 1: In this report, the integral plant model
developed for this Exercise 1 together with the calculated results will be
presented and discussed.
Untersuchung der Phase 1 des OECD/NEA DWR Benchmarks
zum Frischdampfleitungsbruch mit dem RELAP5-Code unter Verwendung eines
Punktkinetikmodells
Zusammenfassung
Ziel des theoretischen OECD/NEA MSLB PWR Benchmarks
ist es, die Vorhersagbarkeit fortgeschrittener Codesysteme durch einen
Code-zu-Code-Vergleich zu bewerten.
Die postulierte Main Steam Line Break (MSLB)
Transiente ist durch ein stark unsymmetrisches thermisches Kernverhalten
gekennzeichnet, welches sich aus der Rückkopplung zwischen der Neutronenkinetik
und der Kreislauf-Thermohydraulik ergibt. Die Analyse solcher Transienten mit
erheblicher Verzerrung der räumlichen Leistungsverteilung stellt hohe
Anforderungen an fortgeschrittene Codesysteme.
Es wird angenommen, dass die Transiente durch einen
doppelendigen Bruch der Frischdampfleitung bei nominaler Leistung am Zyklusende
(EOC) ausgelöst wird. Die starke Wärmeabfuhr über die Leckstelle führt zu einer
signifikanten Abkühlung des Primärkreislaufes. Unter solchen Bedingungen ist
eine Leistungssteigerung und Rekritikalität des Reaktors trotz
Reaktorschnellabschaltung (RESA) nicht auszuschließen.
Der MSLB-Benchmark umfasst drei Phasen wie folgt:
Phase 1: Simulation der gesamten Anlage mit der Punktkinetik, Phase 2:
dreidimensionale Kernsimulation für festgelegte Anfangs- und Randbedingungen
und Phase 3: Integrale Anlagensimulation mit gekoppelten Programmsystemen unter
Verwendung von 3D-Neutronenkinetik-Modellen.
Das Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) und Framatome
Advanced Nuclear Power/Erlangen (früher SIEMENS/KWU) beteiligten sich gemeinsam
an dem Benchmark. Die Phase 1 wurde mit dem Code RELAP5/MOD3.2 untersucht. Das
dafür entwickelte Modell und die erzielten Ergebnisse werden in diesem Bericht
vorgestellt und diskutiert.
VOLLTEXT
BIBLIOTHEK