Die Experimente LIVE-L1 und LIVE-L3 zum Schmelzenverhalten im unteren Plenum des RDB
Der Ablauf eines hypothetischen Kernschmelzunfalls in einem Reaktordruckbehälter (RDB) eines Druckwasserreaktors (DWR) beinhaltet eine große Anzahl komplexer physikalischer und chemischer Phänomene. Um das Verständnis über mögliche Ablaufszenarien von Kernschmelzunfällen bezüglich Kernzerstörung zu verbessern, wurde im September 2002 das LACOMERA Projekt am Forschungszentrum Karlsruhe gestartet. Das Ziel des Projektes war die Untersuchung von komplexen Prozessen während der Schmelzenseebildung und Verlagerung im RDB, Schmelzenausbreitung in die Reaktorgrube und Kernschmelze-Betonwechselwirkung und -Kühlung. Das LACOMERA Projekt mit einer Laufzeit von 4 Jahren war Bestandteil des 5. Rahmenprogramms der EU und eröffnete Forschungseinrichtungen der EU Mitgliedsländer und deren angegliederten Staaten den Zugang zu vier Großversuchsanlagen QUENCH, LIVE, DISCO und COMET am Forschungszentrum Karlsruhe.
Innerhalb des LIVE Versuchsprogramms wurden zwei Versuche (LIVE-L1 und LIVE-L2) des LACOMERA Projekts durchgeführt. Das Experiment LIVE-L1 ist Bestandteil dieses Berichts und wurde in Kooperation mit der Technischen Universität Sofia, Bulgarien und dem Kernkraftwerk Kozloduy NPP, Bulgarien geplant und durchgeführt.
Das Hauptziel des LIVE Programms ist es, das Verhalten der Kernschmelze während der späten Phase der Kernzerstörung und –Verlagerung im RDB sowohl experimentell in großem 3-dimensionalen Maßstab und in begleitenden Einzeleffektuntersuchungen als auch analytisch mit CFD Codes zu untersuchen. Dadurch soll eine bessere Einschätzung der Bandbreite der verbleibenden Unsicherheiten unter dem Aspekt der Sicherheitsbewertung ermöglicht werden.
Die Experimente LIVE-L1 und LIVE-L3 untersuchen das Verhalten eines Schmelzensees und einer Schmelzenkruste mit Luftzirkulation an der äußeren Behälterwand des RDB mit nachfolgender Außenflutung des unteren Plenums. Die Anfangs- und Randbedingungen in beiden Versuchen waren bis auf die Eingussposition der Schmelze in den Versuchsbehälter fast identisch. In LIVE-L1 wurde die Schmelze zentral und in LIVE-L3 am Rand in den Versuchsbehälter eingegossen. Die aus den Experimenten gewonnenen Informationen beinhal-ten Wärmestromverteilungen durch die Wand des RDB in transienten und stationären Versuchsphasen, Krustenwachstumsgeschwindigkeit und die Abhängigkeit der Krustenbildung von der Wärmestromverteilung. Detaillierte Nachuntersuchungen tragen außerdem zur Charakterisierung von Erstarrungsprozessen von nicht-eutektischen Schmelzen bei.
Die experimentellen Ergebnisse sollen weiterhin zur Entwicklung von mechanistischen Modellen verwendet werden, die das Schmelzenseeverhalten im Kern beschreiben sollen und dann in Systemcodes zur Analyse von schweren Störfällen wie z.B. ASTEC implementiert werden sollen.
Der vorliegende Bericht fasst die Ziele des LIVE Versuchsprogramms zusammen und präsentiert die wichtigen Ergebnisse der Experimente LIVE-L1 und LIVE-L3
