Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7353
Application of the SVECHA/QUENCH Code to the Simulation of
the Bundle Tests QUENCH-06 and QUENCH-12
A.V. Palagin, J. Stuckert
Abstract
SVECHA/QUENCH code was applied to the simulation of the
bundle tests QUENCH-06 and QUENCH-12. Test QUENCH-06 (OECD International
Standard Problem, ISP-45) is considered as a reference test for the other
QUENCH bundle tests with different materials or geometry. So, the QUENCH-12
test was performed with scenario similar to QUENCH-6, but different materials
and bundle geometry (VVER Zr1%Nb cladding, hexagonal lattice). The main aim of
the present work is to compare the results of the QUENCH-06 and QUENCH-12 tests
with those obtained by the S/Q code calculations. The simulation was performed
within the framework of the ‘effective channel approach’, which has
been developed and applied to a number of QUENCH bundle tests performed
earlier. The experimentally measured temperatures of the heated rods were
processed, smoothed and then used as boundary conditions for the central rod.
The calculations of both tests adequately reproduce the temperature evolution
of the central rod at different elevations for the whole test duration
including the quenching phase. The calculated axial oxide profile agrees quite
well with the experimental data in the case of QUENCH-06. In the case of the
QUENCH-12 test the experimentally measured oxide thickness was significantly
higher than the calculated one due to breakaway effect. The calculated hydrogen
production rate as a function of time is well reproduced in comparison with the
experimentally measured one during the preoxidation and transient phase of both
tests. At the end of transient and quenching phases, however, calculations
underestimate hydrogen production rate.
Anwendung des
SVECHA/QUENCH-Rechenprogramms für die Modellierung der Bündelversuche QUENCH-06
und QUENCH-12
Zusammenfassung
Für die Modellierung
der Bündelversuche QUENCH-06 und QUENCH-12 wurde das Rechenprogramm
SVECHA/QUENCH angewendet. Der Versuch QUENCH-06 (Basis für das Internationale
Standardproblem ISP-45 der OECD) gilt als Referenzversuch für andere
Bündeltests mit unterschiedlichen Konstruktionsmaterialen und Geometrien, wie
z. B. QUENCH- 12. So wurde der Versuch QUENCH-12 mit dem QUENCH-06-Szenarium
durchgeführt, das Testbündel hatte aber die VVER-Geometrie und bestand aus
Materialien, die für russische VVER-Reaktoren typisch sind (Hüllrohrlegierung
Zr1%Nb, hexogonale Anordnung der Brennstäbe). Das Hauptziel der vorliegenden
Arbeit ist der Vergleich der Versuchsergebnisse mit den rechnerischen
SVECHA-Ergebnissen für die Versuche QUENCH-06 und QUENCH-12. Die Simulation
wurde auf der Basis des sog. Effektiv-Kanal-Modells durchgeführt. Dieses Modell
wurde bereits für die Modellierung der früheren QUENCH-Versuche verwendet. Die
gemessenen Temperaturen waren geglättet und als Randbedingungen für den
Zentralstab verwendet worden. Die Rechnungen geben den Temperatur-Zeit-Verlauf
des Zentralstabs bei unterschiedlichen Bündelhöhen während der jeweiligen
gesamten Versuchsdauer inklusive Abschreckphase für beide Versuche angemessen
wieder. Die berechnete axiale Oxidschichtverteilung entspricht ganz gut den
experimentellen Daten für den Versuch QUENCH-06. Für den Fall des Versuches
QUENCH-12 waren die gemessenen Oxidschichtdicken deutlich höher wegen der
Abplatzungen der Oxidschicht während des Versuches (sog. Breakaway-Effekt). Die
berechnete Produktionsrate des Wasserstoffes während der Voroxidation und in
den Übergangsphasen stimmt mit den gemessenen Werten für beide Versuche
überein. Am Ende der transienten Aufheizphase und beim Abschrecken wird die
gerechnete Produktionsrate des Wasserstoffes allerdings unterschätzt.
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