Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter October 4, 2019

Comparative analysis of simulations of LIVE-L10 and -L11 experiments using different lower head modules of AC2

Vergleichende Analyse von Simulationen der Experimente LIVE-L10 und -L11 mit verschiedenen AC2-Modulen für das untere Plenum
F. Krist, C. Bratfisch, F. Gremme, J. M. Peschel and M. K. Koch
From the journal Kerntechnik

Abstract

The stabilization of molten core material in the lower head in case of a severe accident by external cooling of the reactor vessel is regarded as an effective severe accident management measure. In the experiments LIVE-L10 and -L11 the late phase melt pool behaviour of the corium is investigated under different cooling conditions – the former under sub-cooled convection, the latter under nucleate boiling conditions. In this work the experiments are calculated with the severe accident analysis code AC2 – ATHLET-CD 3.1A. Objective of the simulations conducted is the analysis and assessment of the code's capability to simulate the most relevant phenomena that occur during the tests. The simulations are performed with two different lower head modules implemented in ATHLET-CD, AIDA (Analysis of the Interaction between Core Debris and the reactor pressure vessel during severe Accidents) and LHEAD (extended Lower Head module). The simulation results, analysed in comparison with the experimental results, show the capability of both modules to reproduce the respective experiments.

Kurzfassung

Bei einem schweren Unfall gilt die Stabilisierung von geschmolzenem Kernmaterial im unteren Plenum durch die externe Kühlung des Reaktordruckbehälters als wirksame Maßnahme zur Mitigation solcher Unfälle. Im Rahmen der Experimente LIVE-L10 und -L11 wird das Schmelzeverhalten unter verschiedenen Kühlbedingungen untersucht – L10 unter konvektiver Kühlung, L11 unter Blasensieden. In dieser Arbeit werden die Experimente mithilfe des Störfallanalysecodes AC2 – ATHLET-CD 3.1A simuliert. Ziel der durchgeführten Simulationen ist die Analyse und Einschätzung der Leistungsfähigkeit des Codes bezüglich der Abbildung der relevanten experimentellen Phänomene. Die Simulationen werden mit zwei verschiedenen in ATHLET-CD implementierten Modulen zur Beschreibung des unteren Plenums durchgeführt, AIDA und LHEAD. Die Simulationsergebnisse zeigen, in Gegenüberstellung mit den experimentellen Messdaten, dass die jeweiligen Experimente sowohl mit AIDA als auch mit LHEAD abgebildet werden können.


E-mail:

References

1 Bachrata, A.: Invessel retention via external reactor cooling. Interlaken, https://www.researchgate.net/publication/228513063_Invessel_retention_via_external_reactor_cooling, accessed on August 1, 2019 Search in Google Scholar

2 Pandazis, P.; et al.: Experimental and numerical investigation of molten corium behavior in lower head under external subcooling and boiling conditions. Annals of Nuclear Energy, Vol. 120, S. 888895, 2018. 10.1016/j.anucene.2018.06.020 Search in Google Scholar

3 Austregesilo, H.; et al.: ATHLET-CD 3.1A-User's Manual. Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gGmbH, 2018 Search in Google Scholar

4 Weber, S.; et al.: Weiterentwicklung des Rechenprogramms ATHLET-CD-Abschlussbericht. ISBN 978-3-946607-27-4, Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gGmbH, 2016 Search in Google Scholar

5 Gaus-Liu, X.; et al.: Test and simulation results of LIVE-L4 + LIVE-L5L. KIT scientific reports, Vol. 7593, ISBN: 978-3-86644-692-2, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2011 Search in Google Scholar

6 Schaaf, K.; Sievers, J.; Müller, C.: Entwicklung und Verifikation von Modellen zur Beschreibung der Wechselwirkung Debris-Reaktordruckbehälterwand. GRS-A-2749, 1999 Search in Google Scholar

7 Austregesilo, H.: Modelling of the lower head of a BWR with the code ATHLET-CD. Technische Notiz, TN-AUH-01/15, Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gGmbH, 2015 Search in Google Scholar

Received: 2019-02-28
Published Online: 2019-10-04
Published in Print: 2019-10-14

© 2019, Carl Hanser Verlag, München