Published May 1996 | Version v1
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Dimensional analysis and scenario discussion for the spreading of a corium melt (EPR)

Description

Future generations of pressurized water reactors (e.g. the European Pressurized Water Reactor EPR) will have to realize safety concepts, which go significantly beyond the present standard. With respect to a severe core melt down accident, precautions need to be taken to ensure coolability of the corium melt and the integrity of the containment under all circumstances. In detail a reference concept relies on (a) accumulation of the melt below the pressure vessel, (b) dry spreading and stabilization of the melt on a horizontal spreading area of sufficient extent, (c) passively initiated flooding of the spreaded melt from above using water, (d) removing the decay heat by means of natural circulation within the pool and to the outside by immersed coolers connected to external heat exchangers. The problem of melt spreading is the focus of several investigations at the Forschungszentrum Karlsruhe (FzK). In the framework of the large-scale KATS experiments the spreading of both metallic and oxidic components of a Thermite melt in ceramic-coated channels is investigated. In parallel, physical models are being developed to describe the flow, heat transport and solidification processes during the spreading. Hereby additional small-scale experiments using low-melting waxes and alloys are performed to identify the basic physical phenomena. The present paper focuses on the development of models for the spreading flow. A dimensional analysis in conjunction with a scenario discussion is given. (orig./GL)

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Abstract (German)

Zukuenftige Druckwasserreaktoren wie der EPR werden bezueglich der Sicherheitskonzepte wesentlich weiter gehen als der derzeitige Standard. So muessen im Falle eines schweren Kernschmelzunfalls Massnahmen getroffen werden, welche die Kuehlbarkeit der Schmelze und die Integritaet des Containments unter allen Umstaenden sicherstellen. Im einzelnen ist vorgesehen, (a) die Schmelze unter dem Druckbehaelter aufzufangen, (b) die Schmelze danach auf einer ausreichenden Flaeche trocken auszubreiten, (c) die ausgebreitete Schmelze passiv initiiert mit Wasser zu fluten und (d) die Nachzerfallswaerme durch Zirkulation an sekundaere Waermetauscher abzufuehren. Das Problem der Schmelzausbreitung wird derzeit an verschiedenen Stellen im Forschungszentrum Karlsruhe (FzK) untersucht. Mit den grossskaligen KATS-Experimente wird die Ausbreitung beider Komponenten einer Thermitschmelze in Keramikkanaelen betrachtet. Parallel hierzu werden physikalische Modelle entwickelt, welche die Stroemung, den Waermetransport und die Erstarrung in einer solchen Ausbreitungsstroemung beschreiben. Hierzu werden auch kleinskalige Experimente durchgefuehrt, welche in Wachs und Woodsmetall die grundlegenden Phaenomene studieren. Der hier vorliegende Bericht beschaeftigt sich mit der Modellentwicklung fuer Ausbreitungsstroemungen, indem auf der Basis von Aehnlichkeitsueberlegungen die moeglichen Szenarien diskutiert werden. (orig./GL)

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Publishing Information

Imprint Pagination
38 p.
ISSN
0947-8620
Report number
FZKA--5713