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Verbesserung der Wärmeübergangsmodellierung in ATHLET für Sicherheitsanalysen des mit überkritischem Wasser gekühlten Reaktors

Das Projekt "Verbesserung der Wärmeübergangsmodellierung in ATHLET für Sicherheitsanalysen des mit überkritischem Wasser gekühlten Reaktors" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Fusionstechnologie und Reaktortechnik (IFRT), Bereich Innovative Reaktorsysteme.In den zukünftigen nuklearen Systemen soll überkritisches Wasser häufig als Kühlmittel des Reaktorkerns oder als Arbeitsfluid im Energieumwandlungssystem verwendet werden. Die Voraussetzung für die sichere Auslegung eines mit überkritischem Wasser gekühlten Systems ist die zuverlässige Vorhersage des Wärmeübergangs. Das Ziel ist daher die Entwicklung eines neuen Modells zur Vorhersage des Wärmeübergangs in überkritischem Wasser für einen abdeckenden Parameterbereich. Das Modell wird dann in das thermohydraulische Systemprogramm (STH Programm) ATHLET implementiert und anhand experimenteller Ergebnisse des transienten Verhaltens eines mit überkritischem Wasser gekühlten Systems validiert. Die wesentlichen wissenschaftlichen Zielsetzungen sind: (1) Erweiterung der experimentellen Datenbank mit Hilfe von Partnern und Literatur; (2) Entwicklung eines neuen Wärmeübergangsmodells in überkritischem Wasser; (3) Modifizierung und Bewertung des STH Programms ATHLET A1: Eine ausführliche Literaturstudie wird durchgeführt zu (1) experimentellen Untersuchungen, zu (2) Wärmeübergangsmodellen und zum (3) Status der Anwendbarkeit von STH Programmen auf Systeme mit überkritischen Fluiden. (s Anlage I.2) A2: Entwicklung eines neuen Wärmeübergangmodells. Durch mechanistische Analyse physikalischer Vorgänge, systematischer Analyse des Parametereffekts und mit Hilfe von CFD Analysen werden wichtige Einflussparameter und dimensionslose Kennzahlen identifiziert. Mit diesen Parametern und mit Hilfe der aufgestellten Datenbank wird ein neues Modell für kreisförmige Rohre entwickelt. Mittels Korrekturfaktoren wird dieses Modell für Ringspalt- oder Stabbündelgeometrien angepasst. Die jeweiligen Modelle werden dann anhand der Datenbank bewertet. A3: Modifikation und Validierung des STH Programms ATHLET. In Zusammenarbeit mit der GRS wird das neu entwickelte Modell des Wärmeübergangs in das STH Programm ATHLET implementiert und anschließend durch Vergleich mit experimentellen Daten validiert.

Externe Validierung und Analyse ausgewählter Modelle der Störfallanalysecodes ASTEC, ATHLET und ATHLET-CD

Das Projekt "Externe Validierung und Analyse ausgewählter Modelle der Störfallanalysecodes ASTEC, ATHLET und ATHLET-CD" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Ruhr-Universität Bochum, Ingenieurwissenschaften, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft.Ziel des Vorhabens ist die externe Validierung und Analyse der drei Störfallanalysecodes ATHLET (Analysis of Thermal-hydraulics of Leaks and Transients), ATHLET-CD (Analysis of Thermal-hydraulics of Leaks and Transients - Core Degradation) und ASTEC (Accident Source Term Evolution Code) hinsichtlich der Modellierung ausgewählter Phänomene. Aus den Analysen und Validierungsarbeiten werden die Gültigkeit der Modelle analysiert und bewertet, sowie durch die Anwendung dreier Codes in einen vergleichbaren Kontext gestellt. Mit ATHLET sollen Druckstöße, wie sie z.B. beim schnellen Schließen von Ventilen in Leitungen auftreten könnten, untersucht werden. ATHLET-CD und ASTEC bieten die Möglichkeit Kernzerstörungsphänomene zu simulieren. Hier soll mit ATHLET-CD die Kernzerstörung in Druckwasserreaktoren (DWR), mit ASTEC in Siedewasserreaktoren (SWR), anhand geeigneter Experimente oder Unfälle analysiert und bewertet werden. Von besonderem Interesse sind dabei das Oxidationsverhalten der Brennstäbe, die einsetzende strukturelle Zerstörung, auch hinsichtlich der Verlagerung, sowie das Verhalten während des Wiederflutens (teilweiser) zerstörter Strukturen. Vergleichsrechnungen zwischen ASTEC und ATHLET-CD zur Abbildung SWR-typischer Phänomene unterstützen die Analyse der ASTEC-Modellbasis. Zudem wird an Benchmarkrechnungen teilgenommen und es werden Simulationen aktueller Versuche durchgeführt.

Passive Lagerbeckenkühlung durch Wärmerohre - Verbesserung und Validierung numerischer Modelle

Das Projekt "Passive Lagerbeckenkühlung durch Wärmerohre - Verbesserung und Validierung numerischer Modelle" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH.

Entwicklung und Validierung von Rechenmethoden zur Simulation von 2-Phasenströmungen und kritischen Wärmeströmen

Das Projekt "Entwicklung und Validierung von Rechenmethoden zur Simulation von 2-Phasenströmungen und kritischen Wärmeströmen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH.Das Ziel dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Validierung von Modellen der 2-Phasenströmung sowie von Modellen des Blasensiedens und des Filmsiedens im CFD-Code OpenFOAM. Diese Arbeiten stellen eine Ausweitung der derzeit laufenden Arbeiten in dem Vorhaben RS1506 dar. Zusätzlich sollen die vorhandenen Korrelationen im Systemcode ATHLET zur Berechnung des kritischen Wärmestroms anhand von neuen Experimenten überprüft und gegebenenfalls verbessert werden. Das Gesamtziel umfasst somit die folgenden Eckpunkte: Validierung und Verbesserung der Korrelationen zur Berechnung des kritischen Wärmestroms im Systemcode ATHLET, Implementierung und Validierung von Modellen zum Wandsieden und zur 2-Phasenströmung im CFD-Code OpenFOAM, Mitarbeit bei der Entwicklung eines neuen CFD-tauglichen Modells für das Filmsieden, Implementierung und Analyse des neuen Modells im CFD-Code OpenFOAM. Das Vorhaben soll in enger Zusammenarbeit mit dem BMWi-Verbundvorhaben 'CFD-Methoden zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte' ablaufen. Der Arbeitsplan orientiert sich stark an dem im Rahmentext vorgegebenen zeitlichen Ablauf des Verbundprojektes. Die erste Stufe der Arbeiten zu CFD beinhaltet die Ertüchtigung des CFD-Codes OpenFOAM für die Simulation des Wandsiedens im 2-Phasenbereich. Aufbauend auf diesen Modellen erfolgt anschließend der Einbau und die Validierung des mechanistischen Siedemodells. Die geplanten Arbeiten zum Systemcode ATHLET finden parallel zu den Arbeiten an OpenFOAM statt. Hier werden direkt neue Korrelationen für die Berechnung des kritischen Wärmestroms implementiert und getestet. Die Verbindung zum Verbundprojekt ergibt durch die vergleichenden Rechnungen der im Verbund durchzuführenden Experimente.

Weiterentwicklung des Systemrechenprogramms ATHLET für Anwendungen in der Reaktorsicherheit

Das Projekt "Weiterentwicklung des Systemrechenprogramms ATHLET für Anwendungen in der Reaktorsicherheit" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH.

Entwicklung und Validierung von Werkzeugen für Störfallanalysen in WWER-Reaktoren (wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit mit Russland und MOE-Ländern)

Das Projekt "Entwicklung und Validierung von Werkzeugen für Störfallanalysen in WWER-Reaktoren (wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit mit Russland und MOE-Ländern)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH.Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung, Weiterentwicklung und Validierung moderner Analysewerkzeuge zur Sicherheitsbewertung von WWER-Reaktoren, die Förderung des Einsatzes solcher Werkzeuge bei der Durchführung von Sicherheitsanalysen in Russland, Bulgarien, der Slowakei, Tschechien, der Ukraine und Ungarn sowie der Informationsaustausch mit Wissenschaftlern aus den genannten Ländern zu aktuellen Fragen der Reaktorsicherheitsforschung für WWER. Schwerpunkte der Zusammenarbeit mit russischen Forschungs- und Designinstituten sind die Weiterentwicklung und Validierung des gemeinsamen Simulationsprogramms ATHLET/BIPR-WWER anhand des Kalinin-3 Coolant Transient Benchmark, die Validierung der Methoden zur Modellierung der Kühlmittelvermischung anhand von UPTF-Versuchen sowie die exemplarische Anwendung von Methoden der Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse (XSUSA/SUSA) für das BIPR-WWER-Kernmodell und die Programme ATHLET und KORSAR. Bei der gemeinsamen Entwicklung eines Analysesimulators für die neuen russische Kernkraftwerke AES-2006 werden deutsche und russische Simulationsprogramme (ATHLET, CMS) sowie Elemente des GRS-Analysesimulators ATLAS und des russischen grafischen Entwicklungssystems SmartGET zum Einsatz kommen. Darüber hinaus wird ein regelmäßiger multilateraler und bilateraler Erfahrungsaustausch mit den Nutzern von GRS-Simulationsprogrammen für Sicherheitsanalysen für WWER-Reaktoren aus den o. g. Ländern durchgeführt werden. Folgende drei Arbeitspakete sind vorgesehen: (1) die Weiterentwicklung und Validierung von Simulationsprogrammen für WWER-Reaktoren, (2) die Entwicklung eines Analysesimulators für WWER-1200/W-491 (AES-2006), (3) die internationale Zusammenarbeit zu Simulationsprogrammen für WWER-Reaktoren.

Weiterentwicklung thermohydraulischer Rechenprogramme für innovative Reaktorkonzepte im Rahmen des EU-Projekts THINS

Das Projekt "Weiterentwicklung thermohydraulischer Rechenprogramme für innovative Reaktorkonzepte im Rahmen des EU-Projekts THINS" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH.

Entwicklung von Software zur Simulation der Thermohydraulik für fortschrittliche Reaktorkonzepte

Das Projekt "Entwicklung von Software zur Simulation der Thermohydraulik für fortschrittliche Reaktorkonzepte" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: ANSYS Germany GmbH.

Auslegung einer 4-Kanal-Versuchsanlage zur Simulation hydraulischer 2-Phasen-Strömungszustände und des gekoppelten neutronenkinetischen/thermohydraulischen Stabilitätsverhaltens

Das Projekt "Auslegung einer 4-Kanal-Versuchsanlage zur Simulation hydraulischer 2-Phasen-Strömungszustände und des gekoppelten neutronenkinetischen/thermohydraulischen Stabilitätsverhaltens" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik.

Deutsche Beteiligung am internationalen OECD-Project ROSA-2

Das Projekt "Deutsche Beteiligung am internationalen OECD-Project ROSA-2" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD), Nuclear Energy Agency (NEA).

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