Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6822

Analytical Support for the B₄C Control Rod Test QUENCH-07

Ch. Homann, W. Hering, J. Birchley, J. A. Fernández Benítez, M. Ortega Bernardo

Abstract
Degradation of B₄C absorber rods during a beyond design accident in a nuclear power reactor may be a safety concern. Among others, the integral test QUENCH-07 is performed in the FZK QUENCH facility and supported by analytical work within the Euratom Fifth Framework Programme on Nuclear Fission Safety to get a more profound database. Since the test differed substantially from previous QUENCH tests, much more work had to be done for pretest calculations than usual to guarantee the safety of the facility and to derive the test protocol. Several institutions shared in this work with different computer code systems, as used for nuclear reactor safety analyses. Due to this effort, problems could be identified and solved, leading to several modifications of the originally planned test conduct, until a feasible test protocol could be derived and recommended. All calculations showed the same trends. Especially the high temperatures and hence the small safety margin for the facility were a concern. In this report, contributions of various authors, engaged in this work, are presented.

The test QUENCH-07 and the related computational support by the engaged institutions were co-financed by the European Community under the Euratom Fifth Framework Programme on Nuclear Fission Safety 1998 – 2002 (COLOSS Project, contract No. FIKS-CT-1999-00002).

Analytische Unterstützung für das B4C Kontrollstab-Experiment QUENCH-07

Zusammenfassung
Das Versagen von B₄C Absorberstäben bei einem auslegungsüberschreitenden Unfall in einem Kernkraftwerk kann von Bedeutung für die Einhaltung der Sicherheitsrichtlinien sein. Um eine bessere Datenbasis zu bekommen, wird im Rahmen des 5. Rahmenprogramms der Euratom zur Sicherheit der Kernspaltung unter anderem der Integraltest QUENCH-07 in der QUENCH-Anlage des FZK durchgeführt und durch analytische Arbeiten unterstützt. Da sich der Versuch beträchtlich von früheren QUENCH-Versuchen unterschied, mussten viel umfangreichere Vorausrechnungen als sonst gemacht werden, um die Sicherheit der Anlage zu garantieren und den Versuchsablauf festzulegen. An dieser Arbeit haben sich mehrere Forschungseinrichtungen mit unterschiedlichen Rechenprogrammen beteiligt, die für Sicherheitsanalysen von Kernreaktoren benutzt werden. Auf Grund dieser Bemühungen konnten Probleme erkannt und gelöst werden. Es waren mehrere Änderungen am ursprünglich geplanten Versuchsablauf nötig, bis ein endgültiges Testprotokoll festgelegt werden konnte. Alle Rechnungen zeigten ein ähnliches Verhalten. Vor allem die hohen Temperaturen und der dadurch bedingte geringe Sicherheitsspielraum für die Anlage waren ein Problem. In diesem Bericht werden Beiträge von verschiedenen Autoren dargestellt, die für diese Aufgaben im 5. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission mitgearbeitet haben.

Der Versuch QUENCH-07 und die zugehörige Unterstützung durch Rechnungen durch die beteiligten Einrichtungen wurden teilweise im 5. Rahmenprogramm der Euroatom zur Sicherheit der Kernspaltung 1998 – 2002 (Projekt COLOSS, Vertragsnummer FIKS-CT-1999-00002) durch die Europäische Union finanziert.

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