atw - Februar 2017

Themen im Februar 2017:

Modellierung der Diffusion radioaktiver Isotope in Ton
Rechnerische Bestimmung und Validierung von Aktivierungsaktivitäten für Rückbau von LWR
Analyse von Hochdruck-Noteinspeisemaßnahmen mit ATHLET bzgl. Phänomene bei Fukushima-Daiichi
Chinas Auftritt auf dem weltweiten Nuklearmarkt

Olkiluoto 3: Mit Antrag auf Betriebslizenz wird Inbetriebnahme in 2018 erwartet

NucNet

Aus Finnland werden Fortschritte beim verzögerten Kernkraftwerksprojekt Olkiluoto 3 gemeldet. Die Betriebsaufnahme wird jetzt für 2018 erwartet. Von aus Frankreich gemeldeten Spezifikationsabweichungen einzelner Komponenten ist das Projekt nicht betroffen. Die finnische Genehmigungsbehörde prüft derzeit die Genehmigungsunterlagen, die für die Kernbrennstoffbeladung und damit Inbetriebnahme vorliegen. Jouni Silvennoinen sprach mit NucNet über den aktuellen Baufortschritt.

Entwicklung einer neuen Methodik zur Quantifizierung von Sicherheitskultur

Kiyoon Han und Moosung Jae

Berichte zu Unfällen in vielen Bereichen mit hohen Risiken zeigen, dass der Aspekt Organisation für die Sicherheitskultur ein wichtige Rolle spielt. Der Begriff Sicherheitskultur wurde von der International Nuclear Safety Advisory Group (INSAG) eingeführt, um Unfallursachen zu analysieren und Maßnahmen zur Vermeidung von Unfällen zu identifizieren. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde zur Bewertung von Methoden der Sicherheitskultur ein Modell zur Folgenabschätzung mit Bewertungskriterien ausgearbeitet. Auf Grundlage eines Indices wird Sicherheitskultur mit ihren Parametern bewertet. Der Index zeigt ein hohes Niveau der Sicherheitskultur im kerntechnischen Sektor und zeigt auf, wie eine funktionierende Sicherheitskultur auf die Sicherheit und damit die Vermeidung von Unfällen einwirkt.

Jodtablettenverteilung auf dem Prüfstand – nicht nur in der Schweiz: Zum Urteil des Schweizer Bundesverwaltungsgerichts zur Kostentragung für die Jodtablettenverteilung

Ulrike Feldmann

Bei einem schweren Unfall in einem Kernkraftwerk kann unter ungünstigen Umständen radioaktives Jod austreten. Die rechtzeitige und richtige Einnahme von nichtradioaktiven Jodtabletten kann Gesundheitsrisiken mindern. Nach dem Reaktorunfall in Fukushima wurden in verschiedenen Staaten die Katastrophenschutzpläne im Hinblick auf die Verteilung von Jodtabletten von den zuständigen Behörden überarbeitet. Es stellt sich damit auch die Frage der Kostentragung für diese Maßnahme, möglicherweise durch die Kernkraftwerksbetreiber?

Modellierung der Diffusion radioaktiver Isotope in Ton

Reza Saberi, Majid Alinejad, Ali Mozaffari und Kamran Sepanloo

Neue Kernkraftwerke sind notwendig, um die heutigen und zukünftigen Herausforderungen der Energieversorgung bewältigen zu können. Die Kernenergie ist die dafür einzig verfügbare große Energiequelle, bei deren Nutzung zudem ein verantwortungsvoller und umfänglicher Umgang mit den Abfällen demonstriert wird. Im Vergleich zu anderen toxischen Abfällen aus der Industrie stellen sich beim Umgang mit radioaktiven Abfällen besondere Herausforderungen. In diesem Beitrag werden drei Methoden vorgestellt und analysiert, um die Diffusion radioaktiver Isotope bei der Endlagerung in Tonschichten zu modellieren. Dazu wurden die drei Softwareprogramme ABAQUS, Matlab Codierung, Geostudio und ArcGIS eingesetzt.

Rechnerische Bestimmung und Validierung von Aktivierungsaktivitäten für die Rückbau- und Entsorgungsplanung von Leichtwasserreaktoren

Peter-W. Phlippen, Luc Schlömer, Roger Vallentin, Bernard Lukas und Stefan Palm

Der Rückbau von Kernkraftwerken erfordert eine vorauslaufende und begleitende Projekt- und Kostenplanung sowie eine gesicherte Bereitstellung der finanziellen und personellen Ressourcen. Nach Erlangung der Brennstofffreiheit bestimmen der Reaktordruckbehälter mit den Kerneinbauten gefolgt vom biologischen Schild das Aktivitätsinventar der Anlage, das fast ausschließlich aus in den jeweiligen Strukturen eingebundenen aktivierten Radionukliden besteht. Für die Planungen zum Rückbau der Anlage sind die Kenntnis der komponentenweisen Aktivitätsverteilung und deren Nuklidzusammensetzung von entscheidender Bedeutung. Vor diesem Hintergrund wird die Entwicklung einer Berechnungsmethode mit der Kopplung von Monte-Carlo-Verfahren zur Bestimmung der Neutronenflussdichte und einem Aktivierungscode zur Bestimmung der Nuklidzusammensetzung beschrieben. Dabei hat die genaue Kenntnis der Werkstoffzusammensetzungen, und hierbei insbesondere der Spurenelemente Stickstoff und Kobalt in Stählen sowie zusätzlich Europium und Cäsium in Betonstrukturen, eine gravierende Auswirkung auf die Genauigkeit der berechneten Aktivitäten. Umfangreiche Validationen mit an verschiedenen Reaktoranlagen gewonnenen Messwerten, z.B. Nuklidaktivitäten, Neutronenflussdichten, Neutronen- und Gammadosisleistungen, belegen die Zuverlässigkeit der berechneten Nuklidverteilungen mit Rechenwert-zu-Messwert-Verhältnissen in der Regel zwischen 0,9 und 3. Die Praktikabilität des entwickelten Verfahrens sowie die komfortable Nutzbarkeit der Ergebnisse wurden bereits bei der Analyse mehrerer deutscher Siede- und Druckwasserreaktoranlagen sowie mit auf den Ergebnissen aufbauenden Verpackungsplanungen demonstriert.

Mit kompetenten Mitarbeitern gelingt der Rückbau – Erfolg hat wer, darauf vorbereitet ist

Jörg Klasen, Rolf Schulz und Oliver Wilhelm

Der Rückbau von Kernkraftwerken stellt die Betreiber vor eine große Herausforderung, da es das bisherige Geschäftsmodell auf den Kopf stellt. Im Leistungsbetrieb praktizierte Arbeitsweisen sind nicht mehr erforderlich und neues Know-how muss aufgebaut werden. Es gilt den Schock der Abschaltung im Management und der Belegschaft zu verdauen und nach vorne zu blicken. Das ist allerdings einfacher gesagt als getan. Den Wandel den das Unternehmen und seine Mitarbeiter durchlaufen müssen, gilt es zu managen und die Organisation zielgerichtet in die Zukunft zu begleiten. Das Change-Management bietet Methoden, die es möglich machen den Wandel systematisch und effektiv zu organisieren. Vertrauen in die Kompetenzen der Mitarbeiter sind hier einer der Erfolgsfaktoren für den Wandel in die Zukunft.

Analyse unterschiedlicher Hochdruck-Noteinspeisemaßnahmen mit ATHLET bezüglich möglicher Phänomene der Kernzerstörung beim Unfall im Kernkraftwerksblock Fukushima-Daiichi 3

Christoph Bratfisch, Marco K. Koch

Zur erweiterten Anwendung und Analyse des Störfallanalysecodes ATHLET-CD wird im Rahmen des Forschungsprojekts SUBA, als Teils des BMBF-Förderprojektes WASA-BOSS (Weiterentwicklung und Anwendung von Severe Accident Codes – Bewertung und Optimierung von Störfallmaßnahmen), der In-Vessel-Unfallablauf in Block 3 des Kraftwerks Fukushima-Daiichi simuliert. Von TEPCO durchgeführte Untersuchungen zum Hochdruck-Noteinspeisesystems HPCI haben gezeigt, dass ein Stopp des Systems früher als bisher erwartet aufgetreten sein könnte. Zur Analyse des Einflusses der ausfallenden HPCI-Einspeisung auf das thermohydraulische Verhalten sowie die mögliche Kernzerstörung wurde eine Parametervariation durchgeführt.

Großskaliges Experiment zum Wärmeübergang mit superkritischem R134a in einem senkrechten Rohr

Florian Feuerstein, Alexandre Coelho Silva, Denis Klingel und Xu Cheng

Wärmeübertragungsexperimente mit superkritischem Freon R134a in einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt, einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Heizlänge von 2.495 mm mit nach oben gerichteter Strömung wurden in einem Bereich mit breit gestreuten Parametern durchgeführt: Massenflüsse von 300 bis 2.000 kg/m², Wärmeflüsse von 10 bis 200 kW/m², einer Temperatur des Medium von 50 bis 124 °C und Drücken von 4,22 bis 5,51 MPa. Die Auswirkungen von Wärmestrom, Massenfluss, Druck und Einlasstemperatur auf das Wärmeübertragungsverhalten werden analysiert. Eine signifikante Wärmeübertragungsverschlechterung wird oberhalb eines kritischen Wärmestrom- zu Massenflussverhältnisses beobachtet. Es wurden sechs repräsentative Korrelationen ausgewählt und mit den Testdaten verglichen.

Simulations - und Verifikationsstudien eines Reaktivitätsunfalls durch Koppelung von Rechencodes zur Neutronenkinetik und Thermohydraulik mit RELAP5

Salah Ud-Din Khan, Minjun Peng, Song Yuntao und Sajjad Haider

Ziel der Analyse ist die Beurteilung von Sicherheitseigenschaften kleiner modularer Kernreaktoren mit 220 MWe Leistung. Dazu wurde ein Unfallszenario betrachtet, das durch einen Reaktivitätsstörfall eingeleitet wird. Untersucht wurde der Störfallablauf durch Koppelung von neutronenkinetischen/ thermohydraulischen- Ansätzen und thermohydraulischen Codes, hier RELAP5. Ergebnisse dieser Ansätze wurden zur Validierung und Genauigkeit der jeweiligen Simulation herangezogen. Drei Codes (HELIOS, REMARK, Theater) wurden für die Neutronenkinetik und Thermohydraulik verwendet. Diese Codes berechnen unterschiedliche Parameter des Reaktorkerns (Spaltleistung, Reaktivität, Brennstofftemperatur und Einlass-/Austrittstemperaturen). Der Datenaustausch zwischen den Codes erfolgte durch Parallelisierung. Die Ergebnisse aus NK/TH-Kopplung und RELAP5-Analysen bestätigen die Genauigkeit der Simulation.

Britisches Reaktorprojekt mit chinesischer Technologie und gleichzeitiges Auftreten Chinas auf dem weltweiten Nuklearmarkt

John Shepherd

Anfang Januar hat die britische Regierung die Genehmigungsbehörde des Landes um ein generisches Genehmigungsverfahren für den Reaktortyp „UK HPR1000“ ersucht. Dies ist die erste Evaluierung eines chinesischen Reaktorkonzepts in einem andern Land. Möglicher Anlagenstandort in Großbritannien ist Bradwell. Ein solches Projekt würde nicht nur weltweiter Vorreiter chinesischer Technologieanwendung sein, sondern auch die Zusammenarbeit mit Frankreich stärken – trotz Brexit.

 

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