Abstract
The transition from Generation 2 to Generation 3/3+ and 4 reactors, as well as the development of small modular reactors (SMR), place new demands on computational programs designed to simulate conditions of normal operation, operational occurrences, design basis accidents and severe accidents. On the one hand, most passive safety systems of advanced and innovative plants operate at low pressures even down to vacuum conditions and the driving forces are low compared to active systems. On the other hand, the containment is no longer just a barrier to retain radioactive material in the event of leakage of the cooling system, but it is an important link in the passive cooling chain. This requires an expansion and improvement of the existing simulation programs for the cooling circuit and containment, as well as the realization of a coupling between these simulation programs. The new AC2 program package combines the proven simulation codes ATHLET/ATHLET-CD and COCOSYS in one software suite to hit this target. The individual components of the suite are continuously extended and validated for their application to novel safety systems. This makes it possible to simulate the entire spectrum of accidents for Generation 3/3+, 4 and light water cooled SMR systems with just one program package. This publication gives an overview of the current state of development of AC2 and its individual modules.
Kurzfassung
Der Übergang von Reaktoren der Generation 2 nach Generation 3/3+ und 4 und auch das Aufkommen von kleinen modularen Reaktoren (engl. Small Modular Reactors = SMR) stellt an Rechenprogramme zur Simulation von Betriebszuständen, Transienten, Stör- und Unfällen in Kernkraftwerken neue Anforderungen. Zum einen arbeiten die in fortschrittlichen und innovativen Reaktoren eingesetzten passiven Sicherheitssysteme teilweise bei sehr niedrigen Drücken bis hinab zu Vakuumbedingungen und auch die treibenden Kräfte sind im Vergleich zu aktiven Systemen gering. Zum anderen ist der Sicherheitsbehälter (Containment) nicht mehr nur eine Barriere zum Aktivitätseinschluss im Falle von Leckagen des Kühlsystems, sondern es ist ein wichtiges Glied der passiven Wärmeabfuhr. Das erfordert zum einen eine Erweiterung und Verbesserung der bestehenden Simulationsprogramme für Kühlkreislauf und Containment, aber auch die Realisierung einer Kopplung zwischen diesen beiden Simulationsprogrammen. Unter dem Namen AC2 wurden zu diesem Zweck die erprobten Simulationsprogramme ATHLET/ATHLET-CD und COCOSYS in einem Programmsystem vereint. Dieses wird kontinuierlich für die Anwendung auf neuartige Sicherheitssysteme und Anwendungsbereiche erweitert und validiert. Somit ist es möglich mit nur einem Programmsystem das gesamte Störfallspektrum für Anlagen der Generation 3/3+, 4 und leichtwassergekühlter SMRs zu simulieren. Dieser Aufsatz gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Entwicklung von AC2 und seiner Einzelmodule.
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