HPLWR-reaktorin transienttianalyysit SMABRE ja APROS systeemikoodeilla

1. HPLWR-reaktorin transienttianalyysit SMABRE ja APROS systeemikoodeilla Malla Seppälä ja Joona Kurki NETNUC/GEN4FIN-tapaaminen 3.4.2009

2. Esityksen sisältö • HPLWR-reaktorin erityispiirteet • HPLWR2-projekti • Simulaatiomallit SMABRE ja APROS koodeille • Transienttianalyysit: • syöttövedenmenetys • höyryputkenkatko • Tulevaisuuden suunnitelmat

3. HPLWR-reaktorin erityispiirteet • HPLWR = High Performance Light Water Reactor • Jäähdytteenä ja moderaattorina ylikriittisessä paineessa (25 MPa) oleva vesi • Syöttäveden 50%/50% jako downcomeriin ja ylätilaan • ”Three pass core” • Moderaattorivesi kulkee sydämen läpi moderaattorikanavissa (alaspäin) ja tämän jälkeen uudestaan polttoainenippujen välissä (ylöspäin) ja lopuksi heijastimen läpi (alaspäin) • Jäähdyte syötetään suoraan turbiineille, kuten BWR:ssa

4. HPLWR2-projekti (09/2006-03/2010) • Work packages: WP1 – Design & Integration WP2 – Core WP3 – Safety WP4 – Materials WP5 – Heat Transfer WP6 – Education & Dissemination WP7 - Management • WP3 – Safety: PSI: RELAP5 KFKI: ATHLET-KIKO3D CEA: CATHARE VTT: SMABRE & APROS

5. SMABREn simulaatiomalli • Paineastian sisus mallinnettu tarkasti • Syöttovesi- ja höyrylinjaa mallinnettu jonkin verran • Ei neutroniikkaa • Tehojakauma saatu unkarilaisten laskuista • Lämmönsiirto jäähdytekanavista moderaattorikanaviin ja ”gap veteen”

6. APROS-simulaatiomalli • Vastaa SMABRE-mallia paineastian osalta • Höyrylinjat mallinnettu suojarakennuksen seinälle asti • Ei neutroniikkaa • Lämmönsiirto sydänkanavista gap- ja moderaattorikanaviin

7. Transienttianalyysit (1) • SMABRElla analysoitiin HPLWR:n käyttäytymistä tilanteissa, missä syöttövesi menetetään kokonaan. Tilanne on epärealistinen, mutta sen avulla pystytään alustavasti tutkimaan mm. sitä, kuinka nopeasti varalla oleva pumppu tulee saada käyntiin, jos jokin pumpuista menetetään. • Syöttöveden määrää vähennettiin lineaarisesti nollaan saakka käyttäen erilaisia vähenemisnopeuksia ja reaktoripikasulku tapahtui 1s sen jälkeen kun syöttöveden määrä lähti pienenemään. • Jokaisen tapauksen kohdalla tutkittiin myös, kuinka pitkään pikasulku voi viivästyä ilman, että suojakuoren lämpötila nousee yli 620 °C, mikä on suojakuoren lämpötilan raja normaalikäytössä.

9. Transienttianalyysit (2) • APROSilla laskettiin höyrylinjan katkeamisonnettomuus (MSLB) • Tapahtumien kulku • Yksi höyrylinjoista katkeaa ennen MSI-venttiiliä. Paineastian paine purkautuu reiän kautta, reaktorin säätösauvat työnnetään sisään ja MSI-venttiilit suljetaan. • Paineastian sisääntulovirtaus pysy vakiona kunnes syöttövesitankki on tyhjä. Syöttöveden lämpötila putoaa alkuperäisestä 280 asteesta 150 asteeseen. • Aktiivinen hätäjäähdytysjärjestelmä alkaa injektoida kylmää vettä paineastian sisääntuloon, kun paine putoaa 6,0 MPa:iin

10. MSLB case 2: Results

11. MSLB case 2: Results

12. Jatkosuunnitelmat • Seuraavaksi mallinnukseen lisätään neutroniikka: • Syöttöveden menetystapauksia aiotaan laskea SMABRElla käyttäen sen pistekinetiikkaa • Yhdistetty TRAB-3D/SMABRE –koodi (3D neutroniikka, 1D termohydrauliikka) otetaan käyttöön tarkoituksena laskea reaktiivisuustransientteja • Myös APROSiin lisätään 3D-neutroniikka (työn alla), ja sitä aiotaan käyttää TRAB-3D/SMABREn ohella reaktiivisuusanalyyseihin • HPLWR2-projekti päättyy maaliskuussa 2010. Uusi projekti on suunnitteilla.