Essential experimental results of the CORA test program on severe core damage phenomena
- 1. Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany)
Description
In the framework of the CORA program, the chemical interactions between core materials, that may occur with increasing temperature up to complete melting, were examined. The high-temperature material behavior of PWR, BWR, and VVER-1000 fuel elements was studied in large-scale integral experiments and extensive separate-effect tests. In many cases the reaction products are liquid at temperatures above 1200 C or have lower eutectic melting points than their original components. This results in a relocation of liquefied components, often far below their original melting points. Control rod materials can separate from fuel materials by a non-coherent stage-by-stage relocation process; this may cause recriticality during flooding of a partially degraded core with unborated water. Significant relocation of UO2 dissolved in molten unoxidized Zircaloy can begin at the Zircaloy melting temperature (1760 C), about 1000 K below the melting point of UO2. Quenching (flooding) of the degraded fuel element results in locally enhanced Zircaloy-steam reactions, causing renewed temperature rise, melt-down of materials, and additional strong generation of hydrogen. (orig.)
Abstract (German)
Im Rahmen des Versuchsprogramms CORA wurden die chemischen Wechselwirkungen von Core-Materialien in Abhaengigkeit von der Temperatur bis zum vollstaendigen Zusammenschmelzen experimentell untersucht. Das Hochtemperatur-Materialverhalten von DWR-, SWR- und WWER-1000-Brennelementen wurde in Integralexperimenten und umfangreichen Einzeleffektuntersuchungen studiert. In vielen Faellen sind die Reaktionsprodukte bereits oberhalb 1200 C fluessig oder haben niedrigere eutektische Schmelzpunkte als die Ausgangskomponenten. Dies fuehrt zu einer Verlagerung von verfluessigten Komponenten, teilweise deutlich unterhalb ihrer Schmelzpunkte. Daher koennen sich die Kontrollstabmaterialien durch schrittweise Verlagerung von den Brennstabmaterialien trennen. Dies kann zu Rekritikalitaetsproblemen beim Fluten eines teilzerstoerten Cores mit unboriertem Wasser fuehren. Die UO2-Verfluessigung durch geschmolzenes nicht oxidiertes Zircaloy und deren Verlagerung beginnt oberhalb des Zircaloy-Schmelzpunktes (1760 C), etwa 1000 K unterhalb des UO2-Schmelzpunktes. Das Abschrecken (Fluten) von teilzerstoerten Brennelementen bewirkt verstaerkte lokale Zircaloy-Wasserdampf-Reaktionen, die zu erneuten Temperaturerhoehungen, dem Abschmelzen von Materialien und zu zusaetzlicher starker Bildung von Wasserstoff fuehren. (orig.)Additional details
Publishing Information
- Journal Title
- Kerntechnik (1987)
- Journal Volume
- 59
- Journal Issue
- 4-5
- Journal Page Range
- p. 197-202.
- ISSN
- 0932-3902
- CODEN
- KERNEU
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 25074076
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
- Descriptors DEI
- BWR TYPE REACTORS; CHEMICAL REACTIONS; CORE FLOODING SYSTEMS; CORIUM; HYDROGEN; MELTDOWN; PWR TYPE REACTORS; REACTOR SAFETY EXPERIMENTS
- Descriptors DEC
- ACCIDENTS; ECCS; ELEMENTS; ENGINEERED SAFETY SYSTEMS; ENRICHED URANIUM REACTORS; NONMETALS; POWER REACTORS; REACTOR ACCIDENTS; REACTOR PROTECTION SYSTEMS; REACTORS; THERMAL REACTORS; WATER COOLED REACTORS; WATER MODERATED REACTORS