Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6566

Improvement of the SCDAP/RELAP5 Code with Respect to FZK Experimental Facilities

W. Hering, Ch. Homann

Abstract
The USNRC severe core damage code SCDAP/RELAP5 mod 3.2 was extended to simulate adequately integral out-of-pile facilities at Forschungszentrum Karlsruhe (FZK). The original model for the CORA electrical heater rod was extended to allow a complete analysis of the whole test section. In addition, in the axial heat conduction module the axial boundary conditions were improved, and the radiation across annular gaps is now taken into account. Furthermore, to allow a fine simulation of reflood cond itions, the number of axial zones has been increased to 36, allowing a fine mesh of ~ 0.05 m. A new approach of clad failure estimation is included, based on FZK separate effect tests, but not fully tested.

Together with error corrections, the code is now a reliable basis to support considerably the experiments in the QUENCH facility with pre-test calculations and post-test analyses as demonstrated by several calculations. In addition, more reliable calculations of accident scenarios and related accident management measures are possible for existing and future commercial power plants.

Verbesserung des Programms SCDAP/RELAP5 für FZK Versuchsanlagen

Zusammenfassung
Das Kernschmelzcodesystem SCDAP/RELAP5 mod 3.2 der USNRC wurde erweitert, um integrale out-of-pile Versuchsanlagen im Forschungszentrum Karlsruhe adäquat simulieren zu können. Das Heizstabmodell für die CORA Anlage wurde derart ergänzt, dass die gesamte Teststrecke analysiert werden kann. Beim Wärmeleitmodell wurden die Randbedingungen für die axialen Enden der Heizstäbe verbessert und der Strahlungstransport über radiale Spalte berücksichtigt. Für verlässliche Reflood-Rechnungen wurde die Anzahl der axialen Zonen auf 36 erweitert, so dass jetzt Zonenlängen von 0.05 m möglich sind. Ein neuer Ansatz zur Berechnung des Hüllrohrversagens, basierend auf FZK Einzeleffekt-Experimenten, wurde eingebaut, ist aber noch nicht vollständig getestet.

In Verbindung mit einigen Fehlerkorrekturen kann das Codesystem nun zur Unterstützung der Experimente in der QUENCH-Anlage durch Vorausrechnungen und Versuchsanalysen herangezogen werden. Dies wird anhand verschiedener Experimentanalysen gezeigt. Ebenso sind nun verlässlichere Unfallanalysen unter Berücksichtigung von Störfallmaßnahmen für existierende und zukünftige kommerzielle Anlagen möglich.

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