Analysis
of a Thermite Experiment to Study Low Pressure Corium Dispersion
Abstract
The
report describes the recalculation of a thermite experiment in a reduced
scale which simulates the discharge of molten core materials out of the
pressure vessel of a light water reactor into the open compartments and
the dome of the containment. The experiment was performed in the framework
of a multinational effort at the Sandia National Laboratory, U.S.A. It
is being followed by the DISCO program at the Forschungszentrum Karlsruhe.
A computational fluid dynamics code was supplemented with specific models
to recalculate the Sandia experiment in order to identify problem areas
which need to be addressed in the future. Therefore, a first attempt was
undertaken to extrapolate to reactor conditions. This was done in two steps
to separate geometric from material scaling relationships. The study shows
that important experimental results can be extrapolated according to general
scaling laws but that there are sensitivities, especially when replacing
thermite by corium. The results show a considerable scatter and a dependence
on geometric resolution and dynamics of energy transfer between participating
components.
Analyse
eines Thermitexperimentes für die Studie der Coriumdispersion bei
niedrigem Druck
Zusammenfassung
Der
Bericht beschreibt die Berechnung eines in reduziertem Maßstab durchgeführten
Thermitexperimentes, das den Auswurf von geschmolzenem Kernmaterial aus
dem Druckbehälter eines Leichtwasserreaktors in die angrenzenden Räume
und den Dom des Sicherheitsbehälters beschreibt. Das Experiment wurde
im Rahmen einer internationalen Übereinkunft im Sandia National Laboratory,
U.S.A., durchgeführt. Die Thematik wird zur Zeit im DISCO Programm
im Forschungszentrum Karlsruhe weiter verfolgt. Ein Fluiddynamikcode wurde
mit speziellen Modellen ergänzt, um das Sandia Experiment nachzurechnen.
Dabei wurden Problembereiche identifiziert, die zukünftig bearbeitet
werden müssen. Ein erster Versuch der Extrapolation auf den Reaktorfall
wurde unternommen. Die Extrapolation wurde in zwei Schritten durchgeführt,
um die geometrische von der Materialskalierung zu trennen. Die Studie zeigt,
daß wichtige experimentelle Resultate gemäß allgemeiner
Skalierungsgesetze auf den Reaktorfall übertragen werden können,
aber daß es Empfindlichkeiten vor allem beim Übergang von Thermit
auf Corium gibt. Die Resultate unterliegen großen Abweichungen und
Abhängigkeiten von der Geometrieauflösung und der Dynamik des
Wärmeübergangs zwischen den verschiedenen Komponenten.