Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7192
Calculations of QUENCH Tests with the FZK Bundle
Code CALUMO
H.
Steiner, M. Heck
Abstract
A series of out-of-pile quench tests is currently performed
at the QUENCH facility of the
This led to
the development of the bundle code CALUMO. The simulation of the test
conditions in the CALUMO code is based on the solution of balance equations for
the fuel rod simulators, the shroud, and the coolant. The code calculates also
the oxidation of the bundle, the hydrogen production and the steam consumption.
Models for the behavior of boron carbide absorber
rods have also been implemented, as well as a simple quench model. The main aim
of the code was to have a simple tool for the investigation of the oxidation of
the claddings and the shroud and the mechanisms leading to temperature
escalations in the transient and re-flooding phase.
The CALUMO
code has been validated in post test calculations for most of the QUENCH tests
done so far. In this report results of the triplet of the tests QUENCH-07,
QUENCH-08, and QUENCH-09 are presented and compared to results of the test
instrumentation and to findings of post test examinations (PTE). The results of
the code are in the overall encouraging, although still some improvement of the
modeling is needed, especially with regard to
relocation of liquid material. One big advantage of the code is the possibility
to implement new models for material behavior rather
easily and to test different oxidation correlations.
Rechnungen
zu Quench Versuchen mit dem FZK Bündel Code CALUMO
Zusammenfassung
An
der QUENCH Anlage des Forschungszentrums Karlsruhe werden zur Zeit eine Reihe
von Abschreckversuchen von überhitzten Testbündeln aus elektrisch beheizten
Brennstabsimulatoren durchgeführt. Wegen einiger nicht reaktortypischer Auslegungsmerkmale
bei den Brennstäben und dem Bündel und auch beim gesamten Versuchsaufbau können
die Ergebnisse dieser Tests nicht eins zu eins auf Reaktorbedingungen angewandt
werden. Zu diesem Zweck müssen die Experimente durch Rechencodes simuliert werden.
Deshalb wurde der Bündelcode CALUMO entwickelt. Er basiert auf der Lösung von Bilanzgleichungen für die Bennstabsimulatoren, den Shroud und das Kühlmittel. Ebenfalls berechnet werden die Oxidation im Bündel, die Wasserstoffproduktion und der Verbrauch an Wasserdampf. Modelle für das Verhalten eines Borkarbid Abschaltstabes wurden in den Code eingebaut, ebenso wie ein einfaches Modell zum Abschrecken. Die Hauptabsicht bei der Entwicklung des Rechencodes war der Wunsch nach einem relativ einfachen Rechenwerkzeug, das es uns erlaubt, die Mechanismen, die zu Temperatureskalationen und zu schweren Schäden im Bündel führen, zu untersuchen.
Der Rechencode CALUMO wurde anhand der bisher durchgeführten
Tests des FZK QUENCH-Programms validiert.
In diesem Bericht werden die Ergebnisse für das Triplett
QUENCH-07, QUENCH-08 und QUENCH-09 vorgestellt und mit Ergebnissen der
Instrumentierung und der Nachuntersuchung verglichen und diskutiert. Im Großen
und Ganzen sind die Ergebnisse der Rechnungen ermutigend, obwohl noch
Verbesserungen bei den Modellen durchaus notwendig sind, insbesondere die
Beschreibung von Materialverlagerungen. Ein großer Vorteil des Rechencodes ist
die Möglichkeit, mit relativ geringem Aufwand neue Modelle zum
Materialverhalten einzubauen und auch die Auswirkungen verschiedener
Oxidationskorrelationen für Zirkaloy zu untersuchen.
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