Calculation of the emergency condenser of the indirect cycle reactor CAREM
Description
CAREM is an Argentine project to achieve the development, design and construction of an innovative, simple and small Nuclear Power Plant (NPP). This NPP has an indirect cycle reactor with some distinctive and characteristic features (e.g. integrated primary cooling system by natural circulation, self-pressurized primary system and passive safety systems, etc.). In the frame of an IAEA forwarded HUMAN RESOURCES DEVELOPMENT - 'Advice on CAREM passive emergency condenser' at the Centro Atomico in San Carlos de Bariloche (Argentina) German experimental as well as analytical investigations of passive safety systems - mainly performed at the research centers Juelich and Rossendorf - were presented. During this visit it was decided that FZR should determine the emergency condenser capacity by using the ATHLET code with and without the condensation module extension KONWAR (condensation inside horizontal tube). These results should be compared and assessed with existing RELAP calculations. The ATHLET and ATHLET/KONWAR calculations of the emergency condenser were used for minimizing the user influence performed with exactly the same nodalization scheme and the same initial and boundary conditions than the RELAP calculations. The comparison of all three computational results shows that the required condenser capacities were achieved. The magnitudes were in order of up to 12%. An additionally performed evaluation of local flow parameters show large deviations especially for the heat transfer coefficients at the inner and outer tube wall. Due to the good validation progress of KONWAR by an extensive module validation against NOKO and HORUS experiments, the focus of the further investigation were concentrated on the boiling heat transfer. A comparison of the ATHLET boiling model (according to Forster and Zuber in combination with the equation of Thom for the determination of temperature difference between wall and saturated fluid) with other models from literature (Borishansky, Fritz, Gormenflo, Stefan and Abdelsalam) shows a strong underestimation of heat transfer coefficients in low pressure conditions. Therefore the model of Forster and Zuber replaced against the model of Stefan and Abdelsalam. The calculations with ATHELT/KONWAR were repeated and show now a better agreement (deviations less equal than 3%) with the RELAP results. (orig.)
Availability note (English)
Available from INIS in electronic formAbstract (German)
Der CAREM Reaktor ist ein kleines, innovatives Reaktorkonzept, das derzeit in Argentinien entwickelt wird. Es besitzt folgende Sicherheitsmerkmale: einen RDB in Integralbauweise, Kuehlung im Naturumlauf, selbsttaetiger Druckaufbau, passive Sicherheitssysteme, etc. Im Rahmen einer durch IAEA finanzierten sog. HUMAN RESOURCES DEVELOPMENT ACTION - 'Advice on CAREM passive emergency condenser' wurden die in Deutschland - vornehmlich an den Forschungszentren in Juelich und Rossendorf - durchgefuehrten experimentellen und analytischen Arbeiten zu passiven Sicherheitssystemen vorgestellt. Waehrend des Besuchs in Argentinien wurde vereinbart, dass FZR mit ATHLET (ohne und mit der Erweiterung des Kondensationsmodels KONWAR) den Notkondensator des CAREM Reaktor berechnen soll. Diese Ergebnisse sollen anschliessend mit vorliegenden RELAP-Rechnungen verglichen werden. Die ATHLET und ATHLET/KONWAR Berechnungen des Notkondensators wurden - zur Minimierung des Nutzereinflusses - mit der Nodalisation der RELAP Rechnung sowie identischen Anfangs- und Randbedingungen durchgefuehrt. Ein Vergleich der Rechenergebnisse zeigt, dass alle drei Codes die geforderten Werte der Kondensatorleistung erreichen. Die Abweichungen liegen in einer Groessenordnung von bis zu 12%. Weiterhin wurden die Verlaeufe der lokalen Parameter ausgewertet. Hierbei zeigen sich aber speziell bei den Waermeuebergangskoeffizienten an der Innen- und Aussenseite der Rohre grosse Abweichungen. Aufgrund des guten Validierungsstands von KONWAR anhand der Voraus- und Nachrechnung von NOKO- und HORUS Experimenten wurde beschlossen, die Abweichungen beim Sieden im Detail zu untersuchen. Ein Vergleich des in ATHLET enthaltenen Siedemodel von Forster und Zuber in Verbindung mit der Gleichung von Thom zur Berechnung der Differenz zwischen der Wand- und der Saettigungstemperatur zeigt speziell im Bereich kleiner Druecke eine deutliche Unterschaetzung des Waermeuebergangskoeffizienten mit den anderen Modellen der Literatur (Borishansky, Fritz, Gormenflo, Stefan und Abdelsalam). Daher wurde das Modell von Forster und Zuber durch das Modell von Stefan und Abdelsalam ersetzt. Eine erneute Berechnung des Notkondensators zeigt nun eine deutlich verbesserte Uebereinstimmung (Abweichungen kleiner gleich 3%) mit den RELAP Ergebnissen. (orig.)
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Additional titles
- Original title (German)
- Berechnung des Notkondensators des Integralreaktors CAREM
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 77 p.
- ISSN
- 1437-322X
- Report number
- FZR--351
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 33060680
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
- Descriptors DEI
- A CODES; AFTER-HEAT REMOVAL; COMPARATIVE EVALUATIONS; ECCS; FLOW RATE; HEAT TRANSFER; K CODES; NATURAL CONVECTION; PRESSURE VESSELS; PRIMARY COOLANT CIRCUITS; PWR TYPE REACTORS; R CODES; REACTOR SAFETY; TUBES; TWO-PHASE FLOW; VALIDATION
- Descriptors DEC
- COMPUTER CODES; CONTAINERS; CONVECTION; COOLING SYSTEMS; ENERGY SYSTEMS; ENERGY TRANSFER; ENGINEERED SAFETY SYSTEMS; ENRICHED URANIUM REACTORS; EVALUATION; FLUID FLOW; HEAT TRANSFER; MASS TRANSFER; POWER REACTORS; REACTOR COMPONENTS; REACTOR COOLING SYSTEMS; REACTOR PROTECTION SYSTEMS; REACTORS; REMOVAL; SAFETY; TESTING; THERMAL REACTORS; WATER COOLED REACTORS; WATER MODERATED REACTORS