Für die Transportbehälter für die radioaktiven Abfälle von Kernkraftwerken ist nachzuweisen, dass unter normalen Betriebs- und unter Störfallbedingungen die Schutzziele Abschirmung, dichte Umschließung, Kritikalität und Wärmeabfuhr sicher eingehalten werden. Dafür werden neu entwickelte Berechnungsverfahren vorgestellt, mit denen die Eignung aus thermischer Sicht für Transport und Zwischenlagerung nachgewiesen werden kann. Die Berechnung der gesuchten Temperaturen wird in zwei Schritten durchgeführt. Im ersten Schritt werden mit einem nulldimensionalen Modell die thermischen Bedingungen ermittelt, denen die Behälter beim Transport unter der Haube bzw. bei der Zwischenlagerung im Lagergebäude ausgesetzt sind. Dazu werden die erforderlichen Energie- und Strömungsbilanzen aufgestellt und gelöst. Im zweiten Schritt werden mit Finite-Elemente-Modellen die gesuchten Behältertemperaturen berechnet, wobei die im ersten Schritt berechneten Bedingungen für den Behälter und bei der Zwischenlagerung auch die gegenseitige Beeinflussung der Behälter als Randbedingungen berücksichtigt werden. Durch detaillierten Vergleich von Berechnungs- und Messergebnissen an Behältern mit realen Beladungen beim Transport und bei der Zwischenlagerung wird die Eignung dieser Berechnungsverfahren belegt. Nachweise für ein Störfallfeuer können sowohl experimentell als auch rechnerisch geführt werden. Der Vergleich der Ergebnisse einer experimentellen Erhitzungsprüfung mit berechneten Ergebnissen zeigt, dass bei vergleichbaren Randbedingungen gleiche Ergebnisse resultieren und das Berechnungsverfahren gut geeignet ist, den geforderten Nachweis zu erbringen. Darüber hinaus zeigt die Auswertung der Versuche, dass das zu unterstellende Störfallszenarium des offenen Heizölfeuers, welches im Vergleich zum Gasfeuer oftmals als unzureichend kritisiert wird, eine ausreichende Anforderung an die Behälterauslegung darstellt. Begründet ist dies dadurch, dass die Flammentemperatur nur in Verbindung mit den Emissionskoeffizienten ein Maß für den Wärmeeintrag ist. Der Versuch hat gezeigt, dass allseitig um den Behälter Gasbrenner angeordnet sein müssen, um den Wärmeeintrag eines offenen Heizölfeuers zu überbieten.
Wärmeabfuhr von Transport- und Zwischenlagerbehältern für hochradioaktive wärmeerzeugende Stoffe im Normalbetrieb und bei Störfällen
2000
135 Seiten, Bilder, Tabellen, 26 Quellen
Theses
German
ELEKTRISCHER ENERGIESPEICHER MIT EFFIZIENTER WÄRMEABFUHR
European Patent Office | 2017
|Optimierung der Wärmeabfuhr des Elektromotors
Springer Verlag | 2017
|Elektrischer Energiespeicher mit effizienter Wärmeabfuhr
European Patent Office | 2016
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