Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6853

Analytical Support for the B₄C Control Rod Test QUENCH-09

Ch. Homann, W. Hering

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-09 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. This analytical support for the preparation of the test relied on QUENCH-07 post-test analysis, but the inclusion of a test phase with a small steam mass flow, not investigated in any QUENCH test before, resulted in some work for pre-test calculations to guarantee the safety of the facility, to derive the test protocol and to choose an appropriate instrumentation. Several institutions shared in this work with different computer code systems, as used for nuclear reactor safety analyses. All pre-test calculations showed the same trends. Especially the high temperatures and hence the small safety margin for the facility were a concern. Post-test analysis showed some open problems, which cannot be solved in a short time. In this report, only FZK contributions are presented.

The test QUENCH-09 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-09

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-09 in der QUENCH-Anlage des FZK durchgeführt und durch analytische Arbeiten unterstützt. Diese analytische Unterstützung für die Testvorbereitung beruhte auf den Nachrechnungen zu QUENCH-07, aber der Einschluss einer Testphase mit geringem Dampfdurchsatz, der noch nie in einem QUENCH-Versuch untersucht wurde, bedeutete einige Arbeit für die Vorausrechnungen, um die Sicherheit der Anlage zu garantieren, den Versuchsablauf und eine geeignete Instrumentierung festzulegen. An dieser Arbeit haben sich mehrere Forschungseinrichtungen mit unterschiedlichen Rechenprogrammen beteiligt, die für Sicherheitsanalysen von Kernreaktoren benutzt werden. Vor allem die hohen Temperaturen und der dadurch bedingte geringe Sicherheitsspielraum für die Anlage waren von Interesse. Nachrechnungen zeigten offene Probleme, die sich nicht in kurzer Zeit lösen lassen. In diesem Bericht werden nur Beiträge des FZK dargestellt.

Der Versuch QUENCH-09 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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