Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter October 4, 2019

Validation of COCOSYS 2.4v4 AIM module on various single effect and integral experiments

Validierung des COCOSYS 2.4v4 AIM-Moduls an verschiedenen Einzeleffekt- und Integralversuchen
A. Kecek
From the journal Kerntechnik

Abstract

Nuclear power plant containment is the last barrier, as stated in the worldwide accepted in-depth safety principle, between a nuclear reactor and the environment. During various accident scenarios, fission products can exit the fuel and primary circuit, entraining the containment and later the environment. One of the most important fission products exiting the corrupted fuel pins is iodine. Iodine is a strongly bioactive chemical species with a very complex in-containment physical-chemical behavior. The fission product transport inside the containment as well as the release into the environment takes an important role in the preliminary safety analysis report (PSAR). Analyses presented in PSAR are calculated by numerous computational codes. The validity of these results should be checked. The only chance to do so is to validate the computational tool on validation experiments, which represent single effect behavior as well as a complex behavior on integral tests. Validation experiments presented in this paper are from an international Behavior of Iodine Project (BIP) which was conducted under the Organization for Economic Co-operation and Development – Nuclear Energy Agency (OEC-NEA). The single effect tests are illustrated by four representative experiments, namely the G-01 studying the iodine deposition and resuspension on steel coupon in gas phase, the G-04 studying the iodine deposition and resuspension on painted surface in gas phase, the G-06 studying the humidity effect on iodine deposition on painted coupons in gas phase and finally the AECL-2 studying the iodine deposition on painted coupons in water phase. The integral test is represented by the RTF P9T1, where the complex iodine chemistry including the response to pH change is studied. The scope of this paper is to reveal whether the COCOSYS code is capable to bring satisfactory results of a complex in-containment iodine behavior with recommended and basic setup of computational models and parameters.

Kurzfassung

Das Containment von Kernkraftwerken ist die letzte Barriere zwischen einem Kernreaktor und der Umwelt. In verschiedenen Unfallszenarien können Spaltprodukte die Barrieren Brennstoff, Primärkreislauf und Sicherheitsbehälters überwinden und später dann in die Umgebung mitgerissen werden. Jod ist eines der wichtigsten Spaltprodukte, das die beschädigten Brennelemente verlässt. Es ist eine stark bioaktive chemische Spezies mit einem sehr komplexen physikalisch-chemischen Verhalten bei Freisetzung ins Containment. Der Transport von Spaltprodukten innerhalb des Containments sowie die Freisetzung in die Umwelt spielen in vorläufigen Sicherheitsanalyseberichten (PSAR) eine wichtige Rolle. Die in PSAR dargestellten Analysen werden durch zahlreiche Codes berechnet und die Ergebnisse verglichen. Die Gültigkeit dieser Ergebnisse muss überprüft werden. Dazu werden die einzelnen Codes an Hand von Experimenten validiert, die sowohl ein Einzeleffektverhalten als auch ein komplexes Verhalten bei integralen Tests zeigen. Die in diesem Beitrag vorgestellten Validierungsexperimente stammen aus einem internationalen Behavior of Iodine Project (BIP), das von der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung – Nuclear Energy Agency (OEC-NEA) organisiert wurde. Die Single-Effekt-Tests werden durch vier repräsentative Experimente veranschaulicht, nämlich das G-01, das die Jodabscheidung und Resuspension auf Stahlcoupons in der Gasphase untersucht, das G-04, das die Jodabscheidung und Resuspension auf lackierter Oberfläche in der Gasphase untersucht, das G-06, das die Feuchtewirkung auf die Jodabscheidung auf lackierten Coupons in der Gasphase untersucht und schließlich das AECL-2, das die Jodabscheidung auf lackierten Coupons in der Wasserphase untersucht. Der integrale Test wird durch das RTF P9T1 dargestellt, wobei die komplexe Jodchemie einschließlich der Reaktion auf eine pH-Veränderung untersucht wird. In diesem Beitrag wird die Validierung für das Programm COCOSYS an diesen Experimenten dargestellt. Dabei wird gezeigt, dass COCOSYS in der Lage ist, zufriedenstellende Ergebnisse eines komplexen In-Containment Jodverhaltens mit empfohlenen und grundlegenden Einstellungen von Berechnungsmodellen und Parametern zu bestimmen.


E-mail:

References

1 Deterministic Safety Analysis for Nuclear Power Plants: Safety Guide. Vienna: International Atomic Energy Agency, 2009 Search in Google Scholar

2 Behaviour of Iodine Project Final Summary Report. NEA/CSNI/R(2011)11, OECD NEA, 2012 Search in Google Scholar

3 Glowa, G. A.; Moore, C. J., Boulianne, D.: Behaviour of Iodine Project: Final Report on Iodine Adsorption Studies. R&D Report, 153-126530-440-013, AECL, 2011 Search in Google Scholar

4 Glowa, G. A.; Moore, C. J., Boulianne, D., Glowa, G. A.: The Radioiodine Test Facility. R&D Report, 153-126530-440-003, AECL, 2009 Search in Google Scholar

5 Glowa, G. A., Ball, J.M.: Radioiodine Test Facility P9T1 Test Report. R&D Report, 153-126530-440-008, AECL, 2010 Search in Google Scholar

6 Klein-Heßling, W.; Arndt, S.; Weber, G.; Nowack, H.; Spengler, S.; Schwarz, S.; Eschricht, D.; Beck, S.: COCOSYS V2.4 User's Manual, GRS mbH, Revision 1, 2016 Search in Google Scholar

7 Clément, B.; Cantrel, L.; Ducros G.; Funke, F.; Herranz, L.; Rydl, A.; Weber, G.; Wren, C.: State of the Art Report on Iodine Chemistry. NEA/CSNI/R(2007)1, OECD NEA, 2007 Search in Google Scholar

8 Weber, G.; Funke, F.: Description of the Iodine Model AIM-3 in COCOSYS. GRS-A-3508, GRS mbH, 2009 Search in Google Scholar

Received: 2019-04-08
Published Online: 2019-10-04
Published in Print: 2019-10-14

© 2019, Carl Hanser Verlag, München