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Skoutajan, R.; Baukal, W.; Nixdorf, J.
Battelle-Institut e.V., Frankfurt am Main (Germany, F.R.)1976
Battelle-Institut e.V., Frankfurt am Main (Germany, F.R.)1976
AbstractAbstract
[en] Under the reactor safety programme of the German Federal Ministry of Research and Technology, Battelle-Frankfurt is conducting investigations into the heat produced by chemical reactions which may occur in the course of a hypothetical core meltdown accident. The first research phase consisted of a study into the significance of this heat compared with the nuclear decay heat. At present, some of the boundary conditions determining the course of the chemical reactions are not sufficiently well known. Therefore, some of the calculations had to be based upon assumptions which were chosen under conservative aspects. The results of the present study should thus be regarded as limiting values intended to stimulate more detailed investigations. Of the reactions that may occur between the main core components (zircaloy, steel and uranium dioxide), steam and atmospheric oxygen in the containment, the oxidation reactions were considered more closely. Reactions involving the hydrogen evolved in the reactions, the pressure vessel material or the concrete were left out of consideration. Based on the available literature, the maximum possible reaction heat, under the assumption of the complete oxidation of zircaloy and steel, and the rate of the highly exothermal reaction between zirconium and steam, were calculated. It was found that the latter reaction alone may be substantial compared with the nuclear decay reaction, both in terms of the amount of heat produced per unit time and of total heat produced. The oxidation of the steel, which is an exothermal reaction as well, is to be added to the oxidation of the zirconium. If the atmospheric oxygen in the containment should participate in the oxidation of steel during the late phases of the accident, additional peaks in the heat production must be expected. (orig.) 891 HP
[de]
Im Rahmen des Programms Reaktorsicherheit des BMFT beschaeftigt sich das Battelle-Institut mit Untersuchungen ueber die Waermetoenung chemischer Reaktionen, die sich im Verlauf eines hypothetischen Kernschmelzunfalls abspielen koennen. Im ersten Arbeitsabschnitt war in Form einer Studie zu untersuchen, welche Bedeutung der Waermetoenung chemischer Reaktionen im Vergleich zur nuklearen Nachzerfallswaerme zukommt. Die den Verlauf der chemischen Reaktionen bestimmenden Randbedingungen sind z.Z. nur zum Teil hinreichend genau bekannt. Annahmen, die deshalb manchen der Berechnungen zugrunde gelegt werden mussten, wurden unter konservativen Gesichtspunkten getroffen. Die vorliegende Studie ist daher als Grenzwertbetrachung anzusehen, die Anstoss fuer eingehendere Betrachtungen geben soll. Von den Reaktionen, die zwischen den wichtigsten Corekomponenten Zircaloy, Stahl und Urandioxid, dem Waserdampf und dem Luftsauerstoff der Containmentatmosphaere denkbar sind, wurden die Oxidationsreaktionen naeher betrachtet. Nicht beruecksichtigt wurden Reaktionen, an denen der durch die Reaktionen produzierte Wasserstoff, der Werkstoff des RDB oder der Beton teilnimmt. Unter Verwendung der Literatur wurden die maximal moegliche Reaktionswaerme bei Annahme einer vollstaendigen Oxidation der Corekomponenten Zircaloy und Stahl sowie der Umsatz der stark exothermen Reaktion zwischen Zirkonium und Wasserdampf berechnet. Es ergab sich, dass allein schon die letztgenannte Reaktion erheblich sein kann im Vergleich zur Nachzerfallsreaktion, und zwar hinsichtlich sowohl der pro Zeiteinheit als auch der insgesamt produzierten Waermemenge. Zur Zirkoniumoxidation ist die ebenfalls exotherme Oxidation des Stahls hinzuzuzaehlen. Falls waehrend der spaeten Unfallphasen auch der Luftsauerstoff der Containmentatmosphaere an der Stahloxidation teilnimmt, ist nochmals mit erheblichen Leistungsspitzen zu rechnen. (orig.)Original Title
Studie ueber die Relevanz und die Durchfuehrbarkeit von Messungen der Waermetoenungen chemischer Reaktionen beim Kernschmelzen und ueber den integralen Waermeinhalt von Kernschmelzen. T. 1
Primary Subject
Source
Sep 1976; 37 p; BMFT-RS--197(PT.1); Available from Fachinformationszentrum, Energie, Physik, Mathematik; With app.
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