Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter October 4, 2019

Validation of the AC2 Codes ATHLET and ATHLET-CD

Validierung der AC2-Programme ATHLET und ATHLET-CD
T. Hollands, S. Buchholz and A. Wielenberg
From the journal Kerntechnik

Abstract

Verification and validation are basic quality assurance elements in code development and essential for code release. Therefore, the codes of AC2 (ATHLET – ATHLET-CD – COCOSYS) are tested on separate effect tests, integral tests as well as plant scenarios to verify and validate the models after new implementation or updates. The verification assures that the models are implemented and working correctly while the validation checks if the models predict the right phenomena and combined with other models and modules. The selected experiments are summarized in GRS's validation matrices, which in turn are based on the CSNI validation matrices derived from OECD/WGAMA task groups as well as current activities on experimental test campaigns. For ATHLET several test series are used to cover a wide range of phenomena which can occur in PWR, BWR and VVER. Additionally, plant transients are considered for German LWR. The ATHLET-CD validation matrix contains experiments covering most phenomena which can occur during a severe accident. But due to the interaction of several effects even in small scale experiments mainly integral experimental campaigns are used for the validation. Over the last decades the validation of the AC2 codeds ATHLET and ATHLET-CD has reached a high degree of fulfilment of GRS's validation matrices over all code versions. Innovative and advanced reactor concepts come with new or newly relevant phenomena, which AC2 needs to provide models for. Extending the validation base of AC2 for these models is one challenge for further code validation efforts besides the on-going update of the validation basis to recent code versions.

Kurzfassung

Verifikation und Validierung sind wesentliche Elemente der Qualitätssicherung in der Programmentwicklung und -freigabe. Die Programme (ATHLET – ATHLET-CD – COCOSYS) des Programmsystems AC2 werden hierbei für Einzeleffekttests, Integraltests sowie Anlagenszenarien angewendet, um die Modelle nach ihrer Implementierung oder Weiterentwicklung zu verifizieren und bzw. das Programm(system) zu validieren. Dabei stellt die Verifikation sicher, dass ein Modell korrekt implementiert wurde und arbeitet, während die Validierung überprüft, ob das richtige Modell implementiert wurde sowie das Zusammenwirken mit anderen Modellen. Die ausgewählten Experimente sind in den GRS-Validierungsmatrizen zusammengefasst, die einerseits auf den CSNI-Validierungsmatrizen basieren, die von verschiedenen OECD/WGAMA-Arbeitsgruppen erstellt wurden, sowie sich andererseits an aktuellen Versuchsprogrammen orientieren. Für ATHLET wurden solche Versuchsprogramme ausgewählt, wo möglichst viele Phänomene untersucht werden, die in DWR, SWR oder WWER auftreten können. Zusätzlich werden Transienten für deutsche LWR betrachtet. Die ATHLET-CD-Validierungsmatrix berücksichtigt Experimente, die weitestgehend die Phänomene beinhalten, die in Unfallsequenzen auftreten können. Aufgrund des meist zeitgleichen Zusammenwirkens von Phänomenen sogar in kleinskaligen Versuchsanordnungen, werden im Wesentlichen Integraltests für die Validierung herangezogen. Über alle Programmversionen gesehen hat der Validierungsstand der Programme ATHLET und ATHLET-CD in den letzten Dekaden einen hohen Erfüllungsgrad der GRS-Validierungsmatrizen erreicht. Für innovative und fortschrittliche Reaktorkonzepte kommen allerdings neue Phänomene hinzu, wofür Modelle in AC2 bereitgestellt werden müssen. Die Erweiterung der Validierungsbasis von AC2 für diese Modelle stellt neben der Aktualisierung der vorhandenen Validierungsmatrizen eine Herausforderung für die zukünftige Validierungsarbeiten dar.


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References

1 CSNI, Thermohydraulics of Emergency Core Cooling in Light Water Reactors. State-of-the-Art Report by a Group of Experts of the NEA Committee on the Safety of Nuclear Installations, CSNI Report No. 161, October 1989 Search in Google Scholar

2 Lerchl, G. et al.: ATHLET 3.2 Validation. GRS-P-1/Vol. 3 Rev. 5, February 2019 Search in Google Scholar

3 Hollands, T.: ATHLET/ATHLET-CD Validation GRS Codes. AC2 User Meeting, GRS Garching, November 2018 Search in Google Scholar

4 Kliem, S.; Franz, R.: OECD PKL2 Project-Final Report on the ROCOM Tests, HZDR Institute Report, Dresden, Germany, 2012 Search in Google Scholar

5 Pandazis, P. et al.: Investigation of multidimensional flow mixing phenomena in the reactor pressure vessel with the system code ATHLET. 16th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-16), Chicago, Illinios, USA, 2015 Search in Google Scholar

6 Payot, F.; et al.: PHEBUS FP-FPT3 Final Report. DPAM/DIR-2010-148, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), 2010 Search in Google Scholar

7 Di Giuli, M.; et al.: Final Comparison Report on the Phébus FPT3 Benchmark. SARNET-2 Report SARNET2-ST-D8.5, PSN-RES/SAG/2013-00918, December 2013 Search in Google Scholar

8 Hollands, T.; et al.: ATHLET-CD 3.2 Validation. GRS-P-4, Vol. 3, in preparation, to be published on GRS website, 2019 Search in Google Scholar

9 Hollands, T.; Stuckert, J.: Towards QUENCH-SAFEST experiment. SAFEST Final Seminar on Severe Accident Experimental Research, Cadarache Castle, France, December 2018 Search in Google Scholar

10 Hollands, T.; Bals, C.: Pre- and Post-Test Simulations of the ATF Experiment QUENCH-19 with AC2. 24. International Quench-Workshop, KIT Karlsruhe, 2018 Search in Google Scholar

11 Weyermann, F.; et al.: Development of AC2 for the Simulation of Advanced Reactor Designs of Generation 3/3+ and Light Water Cooled SMRs. Kerntechnik84 (2019) 357 Search in Google Scholar

12 Buchholz, S.; et al.: Integrale experimentelle Nachweise der Beherrschbarkeit von Auslegungsstörfällen allein mit passiven Systemen (EASY). GRS-527, August 2018, ISBN 978-3-947685-12-7 Search in Google Scholar

13 Herb, J.: A Continous Integration Platform for the Deterministic Safety Analyses Code System AC2. Proc. of ICONE26, London, 22–26 July 2018 10.1115/ICONE26-81123 Search in Google Scholar

Received: 2019-07-30
Published Online: 2019-10-04
Published in Print: 2019-10-14

© 2019, Carl Hanser Verlag, München