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AbstractAbstract
[en] A model is implemented to describe the thermodynamic nonequilibrium effects in subcooled boiling regime. The aim is to simulate void distribution and thermodynamic instability, which is practicularly pronounced in research reactors due to high power densities and low system pressures, and to include the influence of the steam formed in this boiling regime on the neutron balance. The model developed considers the competing effects of vaporization and condensation during subcooled boiling. It describes the rate of bubble generation on superheated surfaces and the subsequent condensation of steam in the subcooled liquid. The installed model is validated by postcalculations of two extensive series of experiments. The extended and verified program is used to simulate the Juelich research reactor FRJ-2. For this purpose, a full-scale simulation model of the entire plant is developed ensuring, in particular, a precise reproduction of the geometry and the arrangement of the annular fuel element cooling channels. The modelled reactor plant is first used to simulate normal reactor operation. The resulting steady-state temperature and pressure distributions assuming a thermal power of 23 MW show good agreement with real operating data. Safety investigations are conducted to examine plant behaviour under design-basis accident conditions. This includes failure of all three main coolent pumps with proper and delayed reactor scram. In both cases, the simulation shows that the fuel elements are not endangered in any phase of the transient, although in the event of a delayed scram initial signs of parallel channel instability due to steam formation in the central fuel element are to be observed which, however, only prevails for a short period of 30 ms. (orig./HP)
[de]
Es wird ein Modell implementiert, das die Beschreibung der thermodynamischen Ungleichgewichtseffekte beim unterkuehlten Sieden erlaubt. Das Modell beruecksichtigt die beim unterkuehlten Sieden gegenseitig konkurrierenden Verdampfungs- und Kondensationseffekte. Es beschreibt die Dampfblasenerzeugungsrate an den ueberhitzten Heizflaechen sowie die anschliessende Kondensation der Dampfblasen in der unterkuehlten Kernstroemung. Das eingebaute Modell wird durch Nachrechnung von zwei Versuchsreihen validiert. Das erweiterte und in dieser Weise verifizierte Programm ATHLET wird zur Modellierung des Juelicher Forschungsreaktors FRJ-2 eingesetzt. Zu diesem Zweck wird ein umfassendes Abbildungsmodell der Gesamtanlage entwickelt. Besonderes Gewicht wird auf die genaue Nachbildung der Geometrie und der Anordnung der annularen Brennelemente gelegt. Mit der abgebildeten Reaktoranlage wird zuerst der Normalbetrieb des Reaktors simuliert. Die sich einstellenden stationaeren Temperatur- und Druckverteilungen bei einer thermischen Reaktorleistung von 23 MW zeigen gute Uebereinstimmung mit den Betriebsdaten. Schliesslich werden Sicherheitsuntersuchungen durchgefuehrt, um das Verhalten der Anlage bei Auslegungsstoerfaellen zu ueberpruefen. Dazu zaehlt der Ausfall aller drei Hauptkuehlmittelpumpen mit rechtzeitiger und verzoegerter Reaktorabschaltung. In beiden Stoerfaellen zeigt die Simulation, dass die Brennelemente in keiner Phase der Transiente gefaehrdet werden, obwohl beim Stoerfall der verzoegerten Abschaltung infolge Dampfbildung im zentralen Brennelement erste Anzeichen der Parallelkanal-Instabilitaet zu beobachten sind, die allerdings nur fuer eine kurze Zeitspanne von 30 ms andauert. (orig./HP)Original Title
Modellierung des unterkuehlten Siedens in ATHLET und Anwendung in wassergekuehlten Forschungsreaktoren
Primary Subject
Secondary Subject
Source
Sep 1994; 152 p; ISSN 0944-2952;
; Diss.

Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
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