Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7268

Application of the SVECHA/QUENCH Code to the Simulation of the Bundle Test QUENCH-10

A.V. Palagin

Abstract
SVECHA/QUENCH code was applied to the simulation of the QUENCH bundle test Q-10. The simulation was performed within the framework of the ‘effective channel approach’, which has been developed and applied to the simulation of a number of QUENCH bundle tests earlier. The experimentally measured temperatures of the heated rods were processed, smoothed and then used as boundary conditions for the central rod. All the stages of the Q-10 test (heatup, preoxidation, transient, air ingression, water quenching) were considered. Since the specific model of zirconium-nitrogen physical-chemical interaction has not been yet developed and implemented in the S/Q code, only oxygen interaction with Zr cladding as one of the air components was described. The calculations adequately reproduce temperature evolution of the central rod at different elevations during the whole test duration including quenching phase. The calculated oxide axial profile agrees quite well with the experimental data. The calculated hydrogen production rate well reproduces time dependence of the experimentally measured one, but its absolute value appears to be underestimated.

Anwendung des Codes SVECHA/QUENCH für die Modellierung des Bündelversuches QUENCH-10

Zusammenfassung
Für die Modellierung des Bündelversuches QUENCH-10 wurde der Code SVECHA/QUENCH mit dem sog. Effektiv-Kanal-Model angewendet. Dieses Model wurde bereits für die Modellierung der früheren QUENCH-Versuche verwendet. Die an beheizten Stäben gemessenen Temperaturen wurden bearbeitet, geglättet und dann als Randbedingungen für den Zentralstab angewendet. Alle Versuchsphasen (Aufheizen, Voroxidation, Übergang, Lufteinbruch, Wasserabschreckung) wurden analysiert. Da das Modell für die Wechselwirkung zwischen Zirkonium und Stickstoff noch nicht entwickelt und in den SVECHA-Code eingeführt ist, wird nur die Wechselwirkung zwischen dem Zr-Hüllrohr und dem Sauerstoff als eine Komponente der Luft beschrieben. Die Berechnungen geben die zeitliche Temperaturentwicklung des Zentralstabes an unterschiedlichen Bündelhöhen für die ganze Dauer des Versuches, auch während der Abschreckphase, adäquat wieder. Die berechnete axiale Oxidschichtverteilung entspricht gut der aus den gemessenen Werten. Die berechnete Wasserstoffproduktionsrate gibt sehr gut die zeitliche Abhängigkeit der gemessenen Werte wieder, die absoluten Werte hingegen liegen im Vergleich zu den Messwerten niedriger.

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