WWW.ABSTRACT.XLIBX.INFO
FREE ELECTRONIC LIBRARY - Abstract, dissertation, book
 
<< HOME
CONTACTS



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 26 |

«MODELLING AND ANALYSIS OF SEVERE ACCIDENTS FOR VVER-1000 REACTORS Doctoral Thesis Polina Tusheva, MSc. Dresden 2011 Examining committee Chair of the ...»

-- [ Page 1 ] --

Technische Universität Dresden

Fakultät Maschinenwesen

MODELLING AND ANALYSIS OF SEVERE

ACCIDENTS FOR VVER-1000 REACTORS

Doctoral Thesis

Polina Tusheva, MSc.

Dresden 2011

Examining committee

Chair of the committee: Prof. Dr.-Ing. habil. Jochen Fröhlich

Thesis supervisor: Prof. Dr. rer. nat. Frank-Peter Weiß

Dr.-Ing. Eberhard Altstadt, Dr.-Ing. Frank Schäfer

Reviewers: 1. Prof. Dr. rer. nat. Frank-Peter Weiß

2. Prof. Dr.-Ing. habil. Antonio Hurtado

3. Associate Prof. PhD. habil. Boris Kalchev Members: 1. Prof. Dr.-Ing. habil. Jochen Fröhlich

2. Prof. Dr. rer. nat. Frank-Peter Weiß

3. Prof. Dr.-Ing. habil. Antonio Hurtado

4. Associate Prof. PhD. habil. Boris Kalchev

5. Prof. Dr.-Ing. Clemens Felsmann Day of the defense: March 9th, 2012 To the memory of Prof. Lakov

HARI OM TAT SAT

Erta Ale Volcano Source: Dr. Marco Fulle – Stromboli Online www.swisseduc.ch Abstract

Accident conditions involving significant core degradation are termed severe accidents /IAEA:

NS-G-2.15/. Despite the low probability of occurrence of such events, the investigation of severe accident scenarios is an important part of the nuclear safety research. Considering a hypothetical core melt down scenario in a VVER-1000 light water reactor, the early in-vessel phase focusing on the thermal-hydraulic phenomena, and the late in-vessel phase focusing on the melt relocation into the reactor pressure vessel (RPV) lower head, are investigated.

The objective of this work is the assessment of severe accident management procedures for VVER-1000 reactors, i.e. the estimation of the maximum period of time available for taking appropriate measures and particular decisions by the plant personnel. During high pressure severe accident sequences it is of prime importance to depressurize the primary circuit in order to allow for effective injection from the emergency core cooling systems and to avoid reactor pressure vessel failure at high pressure that could cause direct containment heating and subsequent challenge to the containment structure. Therefore different accident management measures were investigated for the in-vessel phase of a hypothetical station blackout accident using the severe accident code ASTEC, the mechanistic code ATHLET and the multi-purpose code system ANSYS.

The analyses performed on the PHEBUS ISP-46 experiment, as well as simulations of small break loss of coolant accident and station blackout scenarios were used to contribute to the validation and improvement of the integral severe accident code ASTEC. Investigations on the applicability and the effectiveness of accident management procedures in the preventive domain, as well as detailed analyses on the thermal-hydraulic phenomena during the early in-vessel phase of a station blackout accident have been performed with the mechanistic code ATHLET. The results of the simulations show, that the effectiveness of the procedures strongly depends on the ability of the passive safety systems to inject as much water as possible into the reactor coolant system.

The results on the early in-vessel phase have shown potentially delayed RPV failure by depressurization of the primary side, as slowing the core damage gives more time and different possibilities for operator interventions to recover systems and to mitigate or terminate the accident. The ANSYS model for the description of the molten pool behaviour in the RPV lower plenum has been extended by a model considering a stratified molten pool configuration. Two different pool configurations were analysed: homogeneous and segregated. The possible failure modes of the RPV and the time to failure were investigated to assess the possible loadings on the containment. The main treated issues are: the temperature field within the corium pool and the RPV and the structure-mechanical behaviour of the vessel wall.

The results of the ASTEC calculations of the melt pool configuration were applied as initial conditions for the ANSYS simulations, allowing a more detailed and more accurate modelling of the thermal and mechanical behaviour of the core melt and the RPV wall.

Moreover, for the late in-vessel phase, retention of the corium in the RPV was investigated presuming external cooling of the vessel wall as mitigative severe accident management measure.

The study was based on the finite element computer code ANSYS. The highest thermomechanical loads are observed in the transition zone between the elliptical and the vertical vessel wall for homogeneous pool and in the vertical part of the vessel wall, which is in contact with the molten metal in case of sub-oxidized pool. Assuming external flooding will retain the corium within the RPV. Without flooding, the vessel wall will fail, as the necessary temperature for a balanced heat release from the external surface via radiation is near to or above the melting point of the steel.

Kurzfassung Störfälle in einem Kernkraftwerk, die eine Kernzerstörung zur Folge haben, werden als schwere Störfälle bezeichnet /IAEA: NS-G-2.15/. Trotz der geringen Eintrittswahrscheinlichkeit derartiger Störfälle ist die Untersuchung von schweren Störfallszenarien ein wichtiger Bestandteil der nuklearen Sicherheitsforschung. Für ein hypothetisches Kernschmelzszenario in einem VVER-1000 Leichtwasserreaktor wurden sowohl die frühe als auch die späte Störfallphase mit Beschränkung auf den Zeitraum vor Versagen des Reaktordruckbehälters (“In-Vessel Phase“) untersucht. Der Schwerpunkt der Untersuchungen zur frühen Störfallphase lag auf den thermohydraulischen Phänomenen und für die späte Störfallphase wurde die Verlagerung der Kernschmelze in das untere Plenum des Reaktordruckbehälters (RDB) untersucht.





Das Ziel dieser Arbeit war die Bewertung von Notfallmaßnahmen für VVER-1000 Reaktoren und hierbei insbesondere die Abschätzung der maximalen Zeitspanne für die Einleitung geeigneter Maßnahmen sowie das Fällen spezifischer Entscheidungen des Bedienpersonals. Bei schweren Störfallszenarien auf hohem Druckniveau (Hochdruckpfad) ist es von vorrangiger Bedeutung, den Druck im Primärkreislauf zu reduzieren und dadurch die Notkühleinspeisung zu ermöglichen. Des Weiteren sollen durch die primärseitige Druckabsenkung ein RDB-Versagen unter hohem Druck mit direkter Aufheizung des Containments und die daraus folgenden Belastungen für die Containmentstruktur vermieden werden. Daher wurden verschiedene Notfallmaßnahmen während der Früh- und Spätphase eines hypothetischen Störfalls mit Totalausfall der Stromversorgung (Station Blackout) unter Anwendung der Rechenprogramme ASTEC, ATHLET und ANSYS untersucht.

Der Integralcode ASTEC für die Simulation schwerer Störfalle wurde für Analysen zum PHEBUS ISP-46 Experiment sowie für Simulationen zu einem Kühlmittelverluststörfall mit kleinem Leck und zum Totalausfall der Stromversorgung eingesetzt. Diese Simulationsrechnungen sind ebenfalls wesentlicher Bestandteil der vorgelegten Arbeit und leisten einen wichtigen Beitrag zur Validierung und Verbesserung von ASTEC. Mit dem Systemcode ATHLET wurden Untersuchungen zur Anwendbarkeit und zur Effektivität von Notfallmaßnahmen in der Frühphase eines Station Blackout Störfalls sowie zu den hierbei auftretenden thermohydraulischen Phänomenen durchgeführt. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen zeigen, dass die Effektivität der Notfallmaßnahmen in starkem Maß von der aus den passiven Systemen in den Reaktorkühlkreislauf eingespeisten Wassermenge abhängt.

Die Berechnungen zur Frühphase des Störfalls Totalausfall der Stromversorgung haben gezeigt, dass das Versagen des RDB bei Anwendung der primärseitigen Druckentlastung zeitlich verzögert wird. Durch die Verlangsamung der Kernschädigung stehen dem Bedienpersonal mehr Zeit und Möglichkeiten für Interventionen zur Verfügung, um Systeme wieder in Betrieb zu nehmen und alternative Notfallmaßnahmen zu planen und umzusetzen, wodurch die Störfallfolgen begrenzt oder Kernschäden sogar vermieden werden können. Das ANSYS Modell für die Beschreibung des Schmelzepools im unteren Plenum des RDB wurde um ein Modell für einen geschichteten Schmelzepool erweitert. Zwei verschiedene Poolkonfigurationen wurden analysiert: homogen und geschichtet. Die möglichen Versagensmechanismen des RDB und die Zeit bis zum Versagen wurden untersucht, um mögliche Beanspruchungen für das Containment abzuschätzen. Das Temperaturfeld im Inneren des Schmelzepools und des RDB sowie das strukturmechanische Verhalten der RDB-Wand standen dabei im Zentrum der Untersuchungen.

Die Ergebnisse der ASTEC-Simulationen für die Zusammensetzung des Schmelzepools wurden als Anfangs- und Randbedingungen für die ANSYS-Simulationen genutzt. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine detailliertere Modellierung und eine genauere Berechnung des thermischen und mechanischen Verhaltens der Kernschmelze und der RDB-Wand.

Mit dem Finite Elemente Code ANSYS wurde die späte Störfallphase unter Annahme einer RDB-Außenkühlung als Notfallmaßnahme mit dem Ziel untersucht, die Schmelze im RDB zurückzuhalten. Für den homogenen Schmelzepool wurden die höchsten thermo-mechanischen Belastungen in der Übergangszone zwischen der elliptischen und der vertikalen Druckbehälterwand beobachtet. Im Fall der segregierten Schmelze traten die höchsten Belastungen im vertikalen Teil der Druckbehälterwand auf, welcher in Kontakt mit geschmolzenem Metall steht.

Bei Anwendung der RDB-Außenkühlung wird die Kernschmelze im Inneren des RDB zurückgehalten. Ohne externe Flutung wird die RDB-Wand versagen, da die notwendige Temperatur für eine ausgeglichene Wärmeabgabe durch Wärmestrahlung von der RDB-Außenseite nahe oder über dem Schmelzpunkt des Stahles liegt.

Резюме Аварийни състояния характеризиращи се със значително разрушаване на активната зона на реактора се дефинират като тежки аварии /IAEA: NS-G-2.15/. Независимо от ниската честота на възникване на такива събития, изследването на тежки аварии е важна част от областта на ядрената безопасност. Анализирана е хипотетична авария със стопяване на зоната на реактор с лека вода тип ВВЕР-1000. Разгледани са двете под-фази на вътрешнокорпусна тежката авария: ранна вътрешнокорпусна фаза - с фокус върху термохидравличните явления и късна вътрешнокорпусна фаза - с фокус върху придвижването и позиционирането на стопилката в долната част на корпуса на реактора.

Цел на настоящата работа е анализ и оценка на процедури за управление на тежки аварии за реактори тип ВВЕР-1000 като например определяне на максималния период от време за предприемане на подходящи действия и решения от страна на персонала на ядрената централа. По време на събитие тежка авария под високо налягане изключително важно е намаляване на налягането по първи контур, като по този начин може да се осъществи подаване на вода в контура от системите за безопасност на реактора и в същото време се предотвратява разкъсване на корпуса на реактора под високо налягане, което би довело до директно загряване и опасност за структурата на контейнмента. Анализирани са различни мерки за управление на тежки аварии по време на вътрешнокорпусната фаза за хипотетично иницииращо събитие “пълно обезточване на централата“ (загуба на външно и вътрешно електрозахранване) с помоща на интегралния код за тежки аварии ASTEC, механичния код ATHLET и комерсиалния код ANSYS.

Анализи направени на базата на експеримента PHEBUS ISP-46 както и компютърно моделиране на аварии “малък теч от първи контур” (SBLOCA) и “пълно обезточване“ (SBO) са принос към верифицирането и валидирането на интегралния код за тежки аварии ASTEC. Направени са изследвания за приложимостта и ефективността на мерките за аварийни процедури в частта предпазни мерки, както и детайлни анализи на термохидравличните явления и ефекти по време на ранната фаза на авария “Пълно обезточване на блока“ са проведени с помоща на механичния код ATHLET. Получените резултати показват, че ефективносста на аварийните процедури зависи силно от способността на пасивните системи за доставяне на вода до реактора.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 26 |


Similar works:

«Proceedings of the Electroacoustic Music Studies Network Conference Electroacoustic  Music  Beyond  Performance,  Berlin,  June  2014 www.ems-network.org   Christopher Haworth Ecosystem or Technical System? Technologically-Mediated Performance and the Music of The Hub School of Creative and Performing Arts University of Calgary christopher.p.haworth@gmail.com Abstract This paper represents the early stages of an attempt to think through technological mediation and temporality in...»

«Faculty of Environmental Sciences Sustainable Development Perspectives for Serbian Mountain Areas: Lessons from the European Context Dissertation for awarding the academic degree Doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) Submitted by: M.S. Marijana Pantić Birth date and place: 18. January 1983, Belgrade, Serbia Supervisors: Prof. Dr. Dr. h. c. Bernhard Müller Technische Universität Dresden, Fakultät Umweltwissenschaften, Lehrstuhl für Raumentwicklung Prof. Dr. Borislav Stojkov University of...»

«Section on Survey Research Methods – JSM 2009 Measures of Data Utility for Complex Survey Data ∗ Kyu-Seong Kim Abstract When statistical data are released to the public statistical disclosure control techniques may reduce the risk of disclosure of confidential information on respondents. On the other hand information loss of some interested variables is inevitable due to such techniques. The existing data utility measures in order to evaluate the information loss have been suggested mainly...»

«Airports and territory : emergence of a new strategic actor in the air transport system Catharina Horn To cite this version: Catharina Horn. Airports and territory : emergence of a new strategic actor in the air transport system. Architecture, space management. Universit´ Paris-Est, 2010. English. NNT : e 2010PEST1107. tel-00601271 HAL Id: tel-00601271 https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00601271 Submitted on 17 Jun 2011 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte...»

«This Accepted Author Manuscript (AAM) is copyrighted and published by Elsevier. It is posted here by agreement between Elsevier and the University of Turin. Changes resulting from the publishing process such as editing, corrections, structural formatting, and other quality control mechanisms may not be reflected in this version of the text. The definitive version of the text was subsequently published in A review of studies applying environmental impact assessment methods on fruit production...»

«Clemens Trudewind & Rita Steckel Effekte gewaltorientierter Computerspiele bei Kindern: Wirkmechanismen, Moderatoren und Entwicklungsfolgen Effects of violent computer games on children: mechanism, moderators and developmental consequences Zusammenfassung gewaltorientierten Computerspiels auf die Einen großen Teil ihrer Freizeit verbringen emotionale Sensitivität nachgewiesen werKinder und Jugendliche derzeit mit Compuden, die jedoch durch das Bindungsmotiv terund Videospielen. Viele dieser...»

«TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN Fachgebiet für Raumordnung und Umweltrecht Politisch-historische Analyse des Ressourcenmanagements im Benediktbeurer Klosterland von 1648-1803 Nachhaltige Entwicklung im Wandel der Zeit Maximilian Loy Vollständiger Abdruck der von dem Promotionsausschuss der Studienfakultät für Forstwissenschaft und Ressourcenmanagement an der Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt der Technischen Universität München zur...»

«Qalo’ss Handbook Author: Karl Frost “QaloSS” kdf317@yahoo.com Table of Contents Introduction..page 5 Chapter 1.. 6 • Websites o Forums.. 6 o Technical.. 6 o General (Articles, Information, etc.). 6 o Clubs/Members. 7 o Wheels & Tires.7 o Aftermarket/OEM Part Sales.8 o Misc. Sites of Interest.8 Chapter 2..9 • Impala SS/Caprice Modification, Maintenance & Repair Procedures o Cooling System.9 • Bleeding the System.9 • Flushing the Radiator.10 • Water Pump Replacement.11 • Temp....»

«BACKYARD HYDROPONICS by Clyde Berndsen, Master Gardener, January 2014 I. BACKGROUND Hydroponics is a method of growing plants in a water solution without soil. It is also known as aquaculture, water culture or soil-less culture. It is applied to any technique of growing plants without soil. The actual practice of hydroponics dates back to the Aztec Indians who grew crops on floating rafts covered with soil on shallow lakes where cultivation in soil was not possible. The plant roots grew through...»

«University of Zurich Zurich Open Repository and Archive Winterthurerstr. 190 CH-8057 Zurich http://www.zora.uzh.ch Year: 2009 Mechanisms of inflammation-induced hepatocarcinogenesis and prion transmission via the aerial route Haybaeck, J Haybaeck, J. Mechanisms of inflammation-induced hepatocarcinogenesis and prion transmission via the aerial route. 2009, University of Zurich, Faculty of Science.Postprint available at: http://www.zora.uzh.ch Posted at the Zurich Open Repository and Archive,...»

«Bench Scale Apparatus Measurement Uncertainty and Uncertainty Effects on Measurement of Fire Characteristics of Material Systems by Lei Zhao A Thesis Submitted to the Faculty of the WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE In partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science In Fire Protection Engineering By May 2005 APPROVED: Professor Nicholas A. Dembsey, Major Advisor Dr. John L. de Ris, Co-Advisor FM Global Research Dr. Robert Bill, Co-Advisor FM Global Research Professor...»

«Narratives & Mechanisms Abstract Historical scientists are frequently concerned with narrative explanations targeting single cases. I show that two distinct explanatory strategies are employed in narratives, simple and complex. A simple narrative has minimal causal detail and is embedded in a general regularity, whereas a complex narrative is more detailed and not embedded. This distinction’s importance is illustrated in reference to mechanistic explanation. I consider ‘liberal’ accounts...»





 
<<  HOME   |    CONTACTS
2016 www.abstract.xlibx.info - Free e-library - Abstract, dissertation, book

Materials of this site are available for review, all rights belong to their respective owners.
If you do not agree with the fact that your material is placed on this site, please, email us, we will within 1-2 business days delete him.