Development of a Program Routine for Parameter Optimization and Creation of Program Flowcharts for the Hydrogen Recombiner Simulation Program REKO-DIREKT
Description
[Automatically extracted and translated] In the event of incidents in water-cooled reactors, hydrogen (H2) can form. After a loss of coolant in the core and a failure of the residual heat removal, the cooling water in the core evaporates after a certain time. The resulting water vapor reacts with the zirconium of the fuel element cladding and at a later time (after the corium has melted through) with the iron of the concrete foundation. In addition to the formation of zirconium oxide (or Fe2O3), large amounts of hydrogen (H2) are produced. This can form an explosive mixture with the air oxygen in the containment at sufficient concentration and lead to the formation of a large overpressure in the reactor containment. To reduce these dangers in the reactor, hydrogen recombiners have been developed to catalytically recombine the hydrogen in the air. Since the late 1990s, power plant operators have begun retrofitting their facilities with hydrogen recombiners. About 40 recombiners per plant are necessary to counteract a maximum possible release of H2. Hydrogen recombiners cause a controlled, exothermic reaction of hydrogen with air oxygen in the presence of a catalyst, thus filtering out the excess hydrogen from the air (the chemical formula is: 2H2 + O2 -> 2H2O). There are various concepts for the construction of a recombiner. In this system, the air-hydrogen mixture enters the lower part of the recombiner and flows upwards between the catalyst plates. The hydrogen is recombined, and the altered gas mixture exits the upper part of the recombiner. The reaction takes place without external energy supply and starts at H2 concentrations of 1.0 vol-%.
Abstract (German)
[Automatisch extrahiert und übersetzt] Bei Störfällen in wassergekühlten Reaktoren kann es zur Bildung von Wasserstoff (H2) kommen. Nach einem Verlust des Kühlmittels im Kern und einem Ausfall der Nachwärmeabfuhr kommt es nach einer bestimmten Zeit zum Verdampfen des Kühlwassers im Kern. Der entstehende Wasserdampf reagiert mit dem Zirkon der Brennelementhüllen und zu einem späteren Zeitpunkt (nach Durchschmelzen des Coriums) mit dem Eisen des Betonfundaments. Neben der Bildung von Zirkonoxyd (bzw. Fe2O3) entstehen große Mengen an Wasserstoff (H2). Dieser kann bei ausreichender Konzentration im Containment mit dem Luftsauerstoff ein explosives Gemisch bilden und zur Bildung eines großen Überdrucks im Reaktorcontainment führen. Um diese Gefahren im Reaktor zu reduzieren, wurden Wasserstoffrekombinatoren entwickelt, die den Wasserstoff in der Luft katalytisch rekombinieren sollen. Seit Ende der 90er Jahre haben die Betreiber der Kraftwerke begonnen, ihre Anlagen mit Wasserstoffrekombinatoren nachzurüsten. Dabei sind je Anlage ca. 40 Rekombinatoren notwendig, um einer maximal möglichen Freisetzung an H2 begegnen zu können. Wasserstoffrekombinatoren bewirken in Anwesenheit eines Katalysators eine kontrollierte, exotherme Reaktion des Wasserstoffs mit dem Luftsauerstoff und filtern so den überschüssigen Wasserstoff aus der Luft (die chemische Formel dazu lautet: 2H2 + O2 -> 2H2O). Es gibt verschiedene Konzepte zum Aufbau eines Rekombinators. In diesem System tritt das Luft-Wasserstoff-Gemisch im unteren Bereich des Rekombinators ein und strömt zwischen den Katalysatorblechen hindurch nach oben. Dabei wird der Wasserstoff rekombiniert, und das veränderte Gasgemisch verlässt im oberen Bereich den Rekombinator. Die Reaktion läuft ohne äußere Energiezufuhr ab und beginnt bereits bei H2 Konzentrationen von 1,0 Vol-%.Files
ISR_IB_2005-02_Matela-Parameteroptimierung Wasserstoff Rekombinator Simulation REKO-DIREKT.pdf
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Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Entwicklung einer Programmroutine zur Parameteroptimierung und Erstellung von Programmablaufplänen für das Wasserstoffrekombinator-Simulationsprogramm REKO-DIREKT
Publishing Information
- Report number
- KFA-ISR-IB-02/2005
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; S22: GENERAL STUDIES OF NUCLEAR REACTORS;
- Descriptors DEI
- AFTER-HEAT REMOVAL; AIR; CATALYSTS; CLADDING; CONTAINMENT; CORIUM; HTGR TYPE REACTORS; HYDROGEN; IRON OXIDES; OVERPRESSURE; OXYGEN; POWER PLANTS; RECOMBINERS; RETROFITTING; WATER COOLED REACTORS; ZIRCONIUM
- Descriptors DEC
- CHALCOGENIDES; DEPOSITION; ELEMENTS; FLUIDS; GAS COOLED REACTORS; GASES; GRAPHITE MODERATED REACTORS; IRON COMPOUNDS; METALS; NONMETALS; OXIDES; OXYGEN COMPOUNDS; REACTORS; REMOVAL; SURFACE COATING; TRANSITION ELEMENT COMPOUNDS; TRANSITION ELEMENTS
- Proposed descriptors and Free-text terms
- FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY; FORSCHUNGSZENTRUM JUELICH; HTGR TYPE REACTORS;
Optional Information
- Notes
- Document from Juelich Preservation Project